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c语言数据结构
1)线性表
//顺序存储下线性表的操作实现#include <stdio.h>#include <stdlib.h>typedef int ElemType;/*线性表的顺序存储(静态)struct List{ ElemType list[MaxSize]; int size;};*///线性表的顺序存储(动态分配)struct List { ElemType *list; /*存线性表元素的动态存储空间的指针*/ int size; /*存线性表长度*/ int MaxSize; /*存list数组长度,亦即所能存储线性表的最大长度*/};void againMalloc(struct List *L){ ElemType *p=realloc(L->list, 2*L->MaxSize*sizeof(ElemType)); //空间扩展为原来的2倍,并由p指针所指向,原内容被 //自动拷贝到p所指向的存储空间中 if(!p) { //分配失败退出运行 printf("存储空间用完!\n"); exit(1); } L->list=p; //使list指向新线性表空间 L->MaxSize=2*L->MaxSize; //把线性表空间大小修改为新的长度}/**********************************************************************************1. 初始化线性表L,即进行动态存储空间分配并置L为一个空表**********************************************************************************/void InitList(struct List *L,int ms){ /*检查ms是否有效,若无效则退出运行*/ if(ms<=0) {printf("ms值非法!\n"); exit(1);} /*置线性表空间大小为ms*/ L->MaxSize=ms; /*动态存储空间分配,若分配失败则退出运行*/ L->list=malloc(ms*sizeof(ElemType)); if(!L->list) { printf("动态存储分配失败!\n"); exit(1); /*执行此函数则中止程序运行,此函数在stdlib.h中有定义*/ } /*初始置线性表为空*/ L->size=0; }/**********************************************************************************2. 清除线性表L中的所有元素,释放动态存储空间,使之成为一个空表**********************************************************************************/void ClearList(struct List *L){ if(L->list!=NULL) { free(L->list); /*释放存储空间*/ L->list=0; L->size=L->MaxSize=0; }}/**********************************************************************************3. 返回线性表L的长度,若L为空则返回0**********************************************************************************/int SizeList(struct List *L){ return L->size;}/**********************************************************************************4. 判断线性表L是否为空,若为空则返回1,否则返回0**********************************************************************************/int EmptyList(struct List *L){ if(L->size==0) return 1; else return 0;}/**********************************************************************************5. 返回线性表L中第pos个元素的值,若pos超出范围,则停止程序运行**********************************************************************************/ElemType GetElem(struct List *L,int pos){ if(pos<1||pos>L->size) { /*若pos越界则退出运行*/ printf("元素序号越界!\n"); exit(1); } return L->list[pos-1]; /*返回线性表中序号为pos值的元素值*/}/**********************************************************************************6. 顺序扫描(即遍历)输出线性表L中的每个元素**********************************************************************************/void TraverseList(struct List *L){ int i; for(i=0;i<L->size;i++) printf("%d",L->list[i]); printf("\n");}/**********************************************************************************7. 从线性表L中查找其值与x相等的元素,若查找成功则返回其位置,否则返回-1**********************************************************************************/int FindList(struct List *L,ElemType x){ int i; for(i=0;i<L->size;i++) if(L->list[i]==x) return i; return -1;}//当ElemType为字符串类型时,if条件表达式应该为(strcmp(L->list[i],x)==0)/**********************************************************************************8. 把线性表L中第pos个元素的值修改为x的值,若修改成功返回1,否则返回0**********************************************************************************/int UpdatePosList(struct List *L,int pos, ElemType x){ if(pos<1 || pos>L->size+1) /*若pos越界则修改失败*/ return 0; L->list[pos-1]=x; return 1;}/**********************************************************************************9. 向线性表L的表头插入元素x **********************************************************************************/ void InsertFirstList(struct List *L, ElemType x){ int i; if(L->size==L->MaxSize) againMalloc(L); /*调用此函数重新分配更大的存储空间*/ for(i=L->size-1; i>=0; i--) L->list[i+1]=L->list[i]; L->list[0]=x; L->size++;}/*下面给出againMalloc的函数定义:void againMalloc(struct List *L){ ElemType *p=realloc(L->list, 2*L->MaxSize*sizeof(ElemType)); //空间扩展为原来的2倍,并由p指针所指向,原内容被 //自动拷贝到p所指向的存储空间中 if(!p) { //分配失败退出运行 printf("存储空间用完!\n"); exit(1); } L->list=p; //使list指向新线性表空间 L->MaxSize=2*L->MaxSize; //把线性表空间大小修改为新的长度}//向顺序存储的线性表的表头插入一个元素时,需要移动线性表中的所有元素,所有算法的时间复杂度为O(n),n表示线性表长度。*//**********************************************************************************10. 向线性表L的表尾插入元素x**********************************************************************************/void InsertLastList(struct List *L, ElemType x){ if(L->size==L->MaxSize) againMalloc(L); /*调用此函数重新分配更大的存储空间*/ L->list[L->size]=x; L->size++;}/**********************************************************************************11. 向线性表L中第pos个元素位置插入元素x,若插入成功返回1,否则返回0 **********************************************************************************/ int InsertPosList(struct List *L, int pos, ElemType x) { int i; if(pos<1 || pos>L->size+1) /*若pos越界则插入失败*/ return 0; if(L->size==L->MaxSize) /*重新分配更大的存储空间*/ againMalloc(L); for(i=L->size-1; i>=pos-1; i--) L->list[i+1]=L->list[i]; L->list[pos-1]=x; L->size++; return 1; }/**********************************************************************************12. 向有序线性表L中插入元素x,使得插入后仍然有序 **********************************************************************************/ void InsertOrderList(struct List *L, ElemType x) { int i,j; /*若数组空间用完则重新分配更大的存储空间*/ if(L->size==L->MaxSize) againMalloc(L); /*顺序查找出x的插入位置*/ for(i=0; i<L->size; i++) if(x<L->list[i]) break; /*从表尾到下标i元素依次后移一个位置,把i位置空出*/ for(j=L->size-1; j>=i; j--) L->list[j+1]=L->list[j]; /*把x值赋给下标为i的元素*/ L->list[i]=x; /*线性表长度增1*/ L->size++; }/**********************************************************************************13. 从线性表L中删除表头元素并返回它,若删除失败则停止程序运行**********************************************************************************/ElemType DeleteFirstList(struct List *L){ ElemType temp; int i; if(L->size==0) { printf("线性表为空,不能删除!\n"); exit(1); } temp=L->list[0]; for(i=0; i<L->size; i++) L->list[i-1]=L->list[i]; L->size--; return temp;}/**********************************************************************************14. 从线性表L中删除表尾元素并返回它,若删除失败则停止程序运行**********************************************************************************/ElemType DeleteLastList(struct List *L){ if(L->size==0) { printf("线性表为空,不能删除!\n"); exit(1); } L->size--; return L->list[L->size];}/**********************************************************************************15. 从线性表L中删除第pos个元素并返回它,若删除失败则停止程序运行**********************************************************************************/ ElemType DeletePosList(struct List *L, int pos) { ElemType temp; int i; if(pos<1 || pos>L->size) { /*pos越界则删除失败*/ printf("pos值越界,不能删除!\n"); exit(1); } temp=L->list[pos-1]; for(i=pos; i<L->size; i++) L->list[i-1]=L->list[i]; L->size--; return temp; } //在这个算法中,运行时间主要花费在第(3)步前移n-pos个元素的操作上。若删除任一位置上元素的概率都相同,即均为1/n,则每次删除一个元素的平均移动元素次数为,所以该算法的时间复杂度为O(n)。/**********************************************************************************16. 从线性表L中删除值为x的第一个元素,若删除成功返回1否则返回0**********************************************************************************/int DeleteValueList(struct List *L, ElemType x){ int i,j; /*从线性表中顺序查找出值为x的第一个元素*/ for(i=0; i<L->size; i++) if(L->list[i]==x) break; /*若查找失败,表明不存在值为x的元素,应返回0*/ if(i==L->size) return 0; /*删除值为x的元素L->list[i]*/ for(j=i+1; j<L->size; j++) L->list[j-1]=L->list[j]; /*线性表长度减1*/ L->size--; /*删除成功返回1*/ return 1;}void main() { int a[10]={2,4,6,8,10,12,14,16,18,20}; int i; struct List L; InitList(&L,5); for(i=0;i<10;i++) InsertLastList(&L, a[i]); InsertPosList(&L,11,48); InsertPosList(&L,1,64); printf("%d\n",GetElem(&L,4)); TraverseList(&L); printf("%d\n",FindList(&L,10)); UpdatePosList(&L,3,20); DeleteFirstList(&L); DeleteFirstList(&L); DeleteLastList(&L); DeleteLastList(&L); DeletePosList(&L, 5); DeletePosList(&L, 7); printf("%d\n",SizeList(&L)); printf("%d\n",EmptyList(&L)); TraverseList(&L);/* ClearList(&L);*/}
2) 单链表
//单链表的C语言描述#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#define NN 12#define MM 20//链表结构体定义typedef int ElemType;struct sNode { ElemType data; /*值域*/ struct sNode* next; /*链接指针域*/};//1、初始化线性表,即置单链表表头指针为空void InitList(struct sNode** HL){ *HL=NULL;}//2、清除线性表中所有元素,即释放单链表中所有结点,使之成为一个空表void ClearList(struct sNode** HL){ /*用cp和np分别作为指向两个相邻结点的指针*/ struct sNode *cp, *np; /*单链表的表头指针赋给*cp*/ cp=*HL; /*遍历单链表,依次释放每个结点*/ while(cp!=NULL) { np=cp->next; free(cp); cp=np; } /*置单链表的表头指针为空*/ *HL=NULL;}//3、返回线性表L的长度,即单链表的长度int SizeList(struct sNode* HL){ int i; /*用来统计结点个数*/ while(HL!=NULL) { i++; HL=HL->next; } return i;}//4、检查单链表是否为空int EmptyList(struct sNode* HL){ if(HL==NULL) return 1;else return 0;}//5. 返回单链表中第pos个结点中的元素,若pos超出范围,则停止程序运行ElemType GetElem(struct sNode* HL, int pos){ int i=0; /*统计已遍历的结点数*/ if(pos<1) { printf("pos值非法,退出运行!\n"); exit(1); } while(HL!=NULL) { i++; if(i==pos) break; HL=HL->next; } if(HL!=NULL) return HL->data; else { printf("pos值非法,退出运行!\n"); exit(1); }}//6、遍历一个单链表void TraverseList(struct sNode* HL){ while(HL!=NULL) { printf("5d%",HL->data); HL=HL->next; } printf("\n");}//11. 向单链表中第pos个结点位置插入元素为x的结点,若插入成功返回1,否则返回int InsertPosList(struct sNode** HL, int pos, ElemType x){ int i=0; struct sNode *newp; struct sNode* cp=*HL, *ap=NULL; /*对pos值小于等于0的情况进行处理*/ if(pos<=0) { printf("pos值不正确,返回0表示插入失败!\n"); return 0; } /*查找第pos个结点*/ while(cp!=NULL) { i++; if(pos==i) break; else {ap=cp; cp=cp->next;} } /*产生新结点,若分配失败,则停止插入*/ newp=malloc(sizeof(struct sNode)); if(newp==NULL) { printf("内存动态空间用完,无法插入!\n"); return 0; } /*把x的值赋给新结点的data域*/ newp->data=http://www.mamicode.com/x; /*把新结点插入到表头*/ if(ap==NULL) { newp->next=cp; /*或改为newp->next=*HL*/ *HL=newp; } /*把新结点插入到ap和cp之间*/ else { newp->next=cp; ap->next=newp; } /*插入成功返回1*/ return 1;}//12. 向有序单链表中插入元素x结点,使得插入后仍然有序void InsertOrderList(struct sNode** HL, ElemType x){ /*把单链表的表头指针赋给cp,把空赋给ap*/ struct sNode* cp=*HL, *ap=NULL; /*建立新结点*/ struct sNode *newp; newp=malloc(sizeof(struct sNode)); if(newp==NULL) { printf("内存动态空间用完,退出运行!\n"); exit(1); } newp->data=http://www.mamicode.com/x; /*把x的值赋给新结点的data域*/ /*把新结点插入到表头*/ if(cp==NULL || x<cp->data) { newp->next=cp; *HL=newp; return; } /*顺序查找出x结点的插入位置*/ while(cp!=NULL) { if(x<cp->data) break; else {ap=cp; cp=cp->next;} } /*把x结点插入到ap和cp之间*/ newp->next=cp; ap->next=newp;}//16. 从单链表中删除值为x的第一个结点,若删除成功则返回1否则返回0int DeleteValueList(struct sNode** HL, ElemType x){ /*初始化cp和ap指针,使cp指向表头结点,使ap为空*/ struct sNode* cp=*HL; struct sNode* ap=NULL; /*从单链表中查找值为x的结点,找到后由cp指向该结点,由 ap指向其前驱结点*/ while(cp!=NULL) { if(cp->data=http://www.mamicode.com/=x) break; ap=cp; cp=cp->next; } /*若查找失败,即单链表中不存在值为x的结点,则返回0*/ if(cp==NULL) return 0; /*对删除的是表头或非表头分别进行处理*/ if(ap==NULL) *HL=(*HL)->next; /*或改为*HL=cp->next*/ else ap->next=cp->next; /*回收被删除的结点*/ free(cp); /*返回1表示删除成功*/ return 1;}void main(){ int a[NN]; int i; struct sNode *p;//*h,*s, InitList(&p); for(i=0;i<NN;i++) a[i]=rand()%MM; printf("随机数序列:"); for(i=0;i<NN;i++) printf("%5d",a[i]); printf("\n"); printf("随机数序列"); TraverseList(p); printf("单链表长度:%5d\n",SizeList(p)); ClearList(&p);}
3) 队列
//队列的C语言描述#include <stdio.h>#include <stdlib.h>typedef int ElemType;//队列的顺序存储结构同样可以被定义在一个记录类型中,假定该记录类型用QueueSq表示,则定义为:/*struct QueueSq { ElemType queue[MaxSize]; int front, rear, len;};*///若要对存储队列的数组空间采用动态分配,则QueueSq结构类型可定义为:struct QueueSq { ElemType *queue; /*指向存储队列的数组空间*/ int front, rear, len; /*队首指针、队尾指针、队列长度变量*/ int MaxSize; /*queue数组长度*/};void againMalloc(struct QueueSq* Q){/*空间扩展为原来的2倍,并由p所指向,原内容被自动拷贝到p所指向的存储空间中*/ ElemType *p; p=realloc(Q->queue, 2*Q->MaxSize*sizeof(ElemType)); if(!p) { /*分配失败退出运行*/ printf("存储空间用完!\n"); exit(1); } /*使queue指向新的队列空间*/ Q->queue=p; /*把原队列的尾部内容向后移动MaxSize个位置*/ if(Q->rear!=Q->MaxSize-1) { int i; for(i=0; i<=Q->rear; i++) Q->queue[i+Q->MaxSize]=Q->queue[i]; Q->rear+=Q->MaxSize; /*队尾指针后移MaxSize个位置*/ } /*把队列空间大小修改为新的长度*/ Q->MaxSize=2*Q->MaxSize;}//1. 初始化队列//第一种情况是隐含分配用于存储队列的固定大小的动态存储空间,假定动态存储空间的大小为10。/*void InitQueue(struct QueueSq* Q){ //置队列空间初始最大长度为10 Q->MaxSize=10; //动态存储空间分配 Q->queue=malloc(10*sizeof(ElemType)); //置队列为空 Q->front=Q->rear=0;}*///第二种情况是分配由参数指定大小的动态存储空间。实用中使用任一种初始化算法均可。void InitQueue(struct QueueSq* Q, int ms){ /*检查ms是否有效,若无效则退出运行*/ if(ms<=0) {printf("ms值非法!\n"); exit(1);} /*置队列空间大小为ms*/ Q->MaxSize=ms; /*动态存储空间分配,若分配失败则退出运行*/ Q->queue=malloc(ms*sizeof(ElemType)); if(!Q->queue) { printf("内存空间用完!\n"); exit(1); } /*初始置队列为空*/ Q->front=Q->rear=0;}//2. 向队列插入元素void EnQueue(struct QueueSq* Q, ElemType x){ /*当队列满时进行动态重分配*/ if((Q->rear+1)%Q->MaxSize==Q->front) againMalloc(Q); /*求出队尾的下一个位置*/ Q->rear=(Q->rear+1)%Q->MaxSize; /*把item的值赋给新的队尾位置*/ Q->queue[Q->rear]=x;}//againMalloc()算法的具体定义如上://3. 从队列中删除元素并返回ElemType OutQueue(struct QueueSq* Q){ /*若队列为空则终止运行*/ if(Q->front==Q->rear) { printf("队列已空,无法删除!\n"); exit(1); } /*使队首指针指向下一个位置*/ Q->front=(Q->front+1)%Q->MaxSize; /*返回队首元素*/ return Q->queue[Q->front];}//4.读取队列首元素,不改变队列状态ElemType PeekQueue(struct QueueSq* Q){ /*若队列为空则退出运行*/ /*若队列为空则终止运行*/ if(Q->front==Q->rear) { printf("队列已空,无法读取!\n"); exit(1); } /*对首元素是队列指针的下一个位置中的元素*/ return Q->queue[(Q->front+1)%Q->MaxSize];}//5.检查一个队列是否为空,若是则返回1,否则返回0int EmptyQueue(struct QueueSq* Q){ if(Q->front==Q->rear) return 1; else return 0;}//6.清空一个队列,并释放动态存储空间void ClearQueue(struct QueueSq* Q){ if(Q->queue!=NULL){ free(Q->queue); Q->queue=0; Q->front=0; Q->MaxSize=0; }}void main(){ struct QueueSq q; int a[8]={3,8,5,17,9,30,15,22}; int i; InitQueue(&q, 5); for(i=0;i<8;i++) EnQueue(&q, a[i]); printf("%d",OutQueue(&q));printf("%d\n",OutQueue(&q)); while(!EmptyQueue(&q)) printf("%d",OutQueue(&q)); printf("\n"); ClearQueue(&q);}
4)队列的链接存储
//链队的C语言描述#include <stdio.h>#include <stdlib.h>typedef int ElemType;//链表结构体定义struct sNode { ElemType data; /*值域*/ struct sNode* next; /*链接指针域*/};//链接队列结构体定义struct QueueLk { struct sNode* front; /*队首指针*/ struct sNode* rear; /*队尾指针*/};//1. 初始化链队void InitQueue(struct QueueLk* HQ){ HQ->front=HQ->rear=NULL; /*把队首和队尾指针置为空*/}//2. 向链队中插入一个元素void EnQueue(struct QueueLk* HQ, ElemType x){ /*得到一个由newp指针所指向的新结点*/ struct sNode* newp; newp=malloc(sizeof(struct sNode)); if(newp==NULL) { printf("内存动态空间用完,退出运行!\n"); exit(1); } /*把x的值赋给新结点的值域,把新结点的指针域置空*/ newp->data=http://www.mamicode.com/x; newp->next=NULL; /*若链队为空,则新结点既是队首结点又是队尾结点*/ if(HQ->rear==NULL) HQ->front=HQ->rear=newp; /*若链队非空,则依次修改队尾结点的指针域和队尾指针, 使之指向新的队尾结点*/ else HQ->rear=HQ->rear->next=newp;}//3. 从队列中删除一个元素ElemType OutQueue(struct QueueLk* HQ){ struct sNode* p; ElemType temp; /*若链队为空则中止运行*/ if(HQ->front==NULL) { printf("队列为空无法删除!\n"); exit(1); } /*暂存队首元素以便返回*/ temp=HQ->front->data; /*暂存队首指针以便回收队首结点*/ p=HQ->front; /*使队首指针指向下一个结点*/ HQ->front=p->next; /*若删除后链队变为空,则需同时使队尾指针变为空*/ if(HQ->front==NULL) HQ->rear=NULL; /*回收原队首结点,返回被删除的队首元素*/ free(p); return temp; }//4.读取队列首元素ElemType PeekQueue(struct QueueLk* HQ){ /*若链队为空则中止运行*/ if(HQ->front==NULL) { printf("队列为空无法读取!\n"); exit(1); } return HQ->front->data;}//5.检查队列是否为空int EmptyQueue(struct QueueLk* HQ){ /*判断对首或对尾任一个指针为空即可*/ if(HQ->front==NULL) return 1; else return 0;}//6.清空一个队列,并释放动态存储空间void ClearQueue(struct QueueLk* HQ){ /*对首指针赋给p*/ struct sNode* p=HQ->front; while(p!=NULL){ HQ->front=HQ->front->next; free(p); p=HQ->front; }/*循环结束后对首指针已经变为空*/ /*置对尾指针为空*/ HQ->rear=NULL;}void main(){ struct QueueLk HQ; int a[8]={3,8,5,17,9,30,15,22}; int i,temp; InitQueue(&HQ); for(i=0;i<8;i++) EnQueue(&HQ, a[i]); printf("%d",OutQueue(&HQ)); printf("%d\n",OutQueue(&HQ)); temp=PeekQueue(&HQ); printf("%d\n",temp); while(!EmptyQueue(&HQ)) printf("%d",OutQueue(&HQ)); printf("\n"); ClearQueue(&HQ);}
5) 顺序栈
/**********************************************************以下是顺序栈的C语言实现**********************************************************/#include <stdlib.h> //初始长度为100 #define StackSize 100 typedef char DataType; typedef struct stack{ DataType data[StackSize]; int top; }SqStack; //初始化栈 void InitStack(SqStack *S) { S->top = -1; } //判断是否为空 int StackEmpty(SqStack *S) { return S->top == -1; } //判断是否满栈 int StackFull(SqStack *S) { return S->top == StackSize-1; } //入栈 void push(SqStack *S,DataType d) { if (StackFull(S)) { printf("Stack is full!"); exit(-1); } S->data[++S->top] = d; } //出栈 DataType pop(SqStack *S) { if (StackEmpty(S)) { printf("Stack is empty!\n"); exit(-1); } return(S->data[S->top--]); } //显示 void disp(SqStack *S) { if (StackEmpty(S)) { printf("Stack is empty!\n"); exit(-1); } int count = S->top; printf("The elements of stack are:\n"); while(S->top != -1) { printf("%c\n",S->data[S->top--]); } S->top = count; } int main() { SqStack *S; S = (SqStack *)malloc(sizeof(SqStack)); printf("Initialize the stack.\n"); InitStack(S); push(S,‘a‘); push(S,‘b‘); push(S,‘c‘); push(S,‘d‘); disp(S); printf("pop a element\n"); DataType aa = pop(S); disp(S); DataType bb = pop(S); disp(S); DataType cc = pop(S); disp(S); DataType dd = pop(S); disp(S); DataType ee = pop(S); disp(S); return 1; }
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