C语言数据结构与算法基础

发布时间: 2023-12-23 05:50:07 阅读量: 57 订阅数: 25
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C语言描述的数据结构与算法教程

# 第一章:C语言基础回顾 ## 1.1 C语言基础语法 C语言作为一种结构化的、面向过程的程序设计语言,其基础语法是学习该语言的第一步。下面我们将回顾C语言的基础语法,包括变量定义、数据类型、运算符、控制流语句等,并结合例子进行说明。 ### 变量定义 在C语言中,变量需要先声明后使用,声明变量的格式为`类型 变量名`,例如: ```c int a; // 声明一个整型变量a float b; // 声明一个浮点型变量b char c; // 声明一个字符型变量c ``` ### 数据类型 C语言提供了丰富的数据类型,包括基本数据类型和派生数据类型。基本数据类型包括整型、浮点型、字符型等,而派生数据类型包括数组、指针、结构体、联合体等。 ```c int age = 25; // 声明并初始化一个整型变量 float salary = 5000.50; // 声明并初始化一个浮点型变量 char gender = 'M'; // 声明并初始化一个字符型变量 ``` ### 控制流语句 C语言中的控制流语句包括if语句、switch语句、for循环、while循环等,用于控制程序的执行流程。 ```c int num = 10; if(num > 5) { printf("num大于5\n"); } else { printf("num不大于5\n"); } int option = 2; switch(option) { case 1: printf("选择了选项1\n"); break; case 2: printf("选择了选项2\n"); break; default: printf("没有匹配的选项\n"); } for (int i = 0; i < 5; i++) { printf("%d ", i); } int j = 0; while (j < 5) { printf("%d ", j); j++; } ``` ## 第二章:数据结构与算法概述 2.1 数据结构的基本概念 2.2 线性表 2.3 树与图 2.4 查找与排序算法 2.5 算法复杂度分析 ### 第三章:线性表 #### 3.1 数组和链表 在C语言中,数组和链表是两种常见的线性表数据结构。数组是一种静态数据结构,其元素在内存中是连续存储的,通过下标可以高效地访问元素。链表是一种动态数据结构,其元素在内存中不一定是连续存储的,通过指针来连接各个元素,在插入和删除操作中更加灵活高效。 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 定义链表节点 typedef struct Node { int data; struct Node* next; } Node; // 创建链表 Node* createLinkedList(int arr[], int size) { Node* head = (Node*)malloc(sizeof(Node)); head->data = arr[0]; head->next = NULL; Node* current = head; for (int i = 1; i < size; i++) { Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node)); newNode->data = arr[i]; newNode->next = NULL; current->next = newNode; current = current->next; } return head; } ``` #### 3.2 栈与队列 栈和队列是基于数组或链表实现的常见数据结构。栈具有后进先出(LIFO)的特点,可以通过数组或链表实现。而队列具有先进先出(FIFO)的特点,同样可以通过数组或链表实现。 ```c // 定义栈 #define MAX_SIZE 100 typedef struct Stack { int data[MAX_SIZE]; int top; } Stack; // 定义队列 #define MAX_SIZE 100 typedef struct Queue { int data[MAX_SIZE]; int front, rear; } Queue; ``` #### 3.3 线性表的应用实例 线性表在实际编程中有着广泛的应用,比如实现数据结构的存储、遍历、搜索等操作,以及解决各种实际问题。其中,链表常用于动态管理内存空间,栈常用于表达式求值,队列常用于调度算法等场景。 以上是关于C语言中线性表的简要介绍,接下来我们将深入学习线性表的操作和应用。 **此为伪代码示例,未经实际编译,仅供参考。** ## 第四章:树与图 ### 4.1 二叉树 在C语言中,我们可以使用结构体来表示二叉树节点,每个节点包括数据域和指向左右子节点的指针。以下是一个简单的二叉树结构的定义和基本操作的示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 二叉树节点结构定义 typedef struct TreeNode { int data; struct TreeNode* left; struct TreeNode* right; } TreeNode; // 创建新节点 TreeNode* createNode(int data) { TreeNode* newNode = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode)); newNode->data = data; newNode->left = NULL; newNode->right = NULL; return newNode; } // 二叉树的前序遍历 void preorderTraversal(TreeNode* root) { if (root == NULL) return; printf("%d ", root->data); preorderTraversal(root->left); preorderTraversal(root->right); } int main() { // 创建一个简单的二叉树 TreeNode* root = createNode(1); root->left = createNode(2); root->right = createNode(3); root->left->left = createNode(4); root->left->right = createNode(5); // 输出前序遍历结果 printf("前序遍历结果:"); preorderTraversal(root); return 0; } ``` 运行结果: ``` 前序遍历结果:1 2 4 5 3 ``` 通过以上代码,我们实现了一个简单的二叉树结构,并进行了前序遍历操作。这展示了C语言中二叉树基本操作的实现方式。 ### 4.2 图的表示与遍历 C语言中,我们可以使用邻接矩阵或邻接表来表示图。邻接矩阵是一个二维数组,表示节点之间的连接关系;邻接表则是一个数组,每个元素指向一
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