基于C语言的数据结构的增强实现

使用纯C语言实现数据结构的算法还是有缺陷的,至少对于初学者来说比较困难。因此,我们可以采用C/C++混合编译(类 C语言)的手段来增强对基于C语言实现的数据结构的语言描述。内容部分涉及面向对象语言,上手简单,功能强大,不要求有面向对象的基础。

1. 使用C++的头函数与命名空间
include <iostream>
using namespace std;
好处是C++的iostream[1],[2]要比C语言的stdio.h猛得多,诸如stdlib.h、bool.h等在iostream中都有定义。

2. 预定义常量及类型(用来返回函数的结果状态)
#define OK 1 //返回TRUE
#define ERR 0 //返回FALSE
#define OFW -2 //返回EOFOverFlow,溢出
typedef int status //status 是函数返回值类型,初学时一般使用的是int型,返回函数结果状态

3. 数据的存储类型和元素类型定义
typedef struct {}; //用来定义数据结构的存储类型
typedef int ElemType //用来定义数据元素的类型(初学为int)

4. &引用运算符
&在C语言中只定义为“取址运算符[1],[2]”,用于取得变量的内存地址。而在C++中,还有另一个定义:引用运算符。一般用在函数的声明和定义的形参中。在形参表中,引用参数以“&”打头,除了可以传入参数外,还会在函数执行完毕后返回该参数的操作值。

例[1]:求线性表中某个数据元素的值
status getElem (SqList *L, int i, ElemType &e) { if (i < 1 || i > L->length) return ERR; else { e = L->data[i-1] return OK; } }

本例中,getElem函数类型为status类型,用于返回函数执行结果的状态,而函数执行结果是找到了e的值,return函数被状态占用,所以就要采用&运算符返回。(即:&运算符的作用与return相似。)

5. 内存的动态分配与释放
这里采用一点面向对象的程序设计方法:使用C++的newdelete关键字来实现内存的动态分配与释放。
分配内存空间:指针变量 = new 数据类型
释放内存空间:delete 指针变量
当然,也可以采用C原始的malloc()函数与free()函数来实现。

例[2]:为单链表分配内存空间
``typedef struct SingleNode {

ElemType data;
struct SingleNode *next;

}LList;
status creatList1 (LList *L) { //1.用C的传统方法实现内存的动态分配与释放
LList *p; //新建p节点
p = (LList *)malloc(sizeof(LList)); //分配内存空间
p->next = NULL;
// free(p); //释放内存空间
return OK;
}
status creatList2 (LList *L) { //2.用面向对象的方法实现内存的动态分配与释放
q = new SingleNode; //注意不是LList而是SingleNode
q->next = NULL;
// delete q; //释放内存空间
return OK;
}``

6. C++的输入输出(I/O)流
输入:cin >> 变量1>>变量2>>……>>变量n;
输出:cout << 表达式1<<表达式2<<……<<表达式n<<endl;//endl表示换行

例[3]:I/O
int x, y, z; cin >> x >> y >> z; cout << x << x+y <<y*z-x<<endl;//可以换行输入代码

7. 基本函数
求最大值 :Max (表达式1,……,表达式n); //冒泡排序
求最小值: Min (表达式1,……,表达式n);
交换值:Swap (*变量1,*变量2); //指针传址

参考文献:

  1. 《数据结构(C语言版)》,第2版,严蔚敏,人民邮电出版社
  2. 《数据结构》,陈越、何钦铭等,高等教育出版社

延伸阅读:

  1. 《C++程序设计》,第3版,谭浩强,清华大学出版社(本书只涉及到非常简单的C++面向对象程序设计,并不深入,但是对从C语言到C++的过渡来说是一本极好的参考书,同为大学CS本科教材)
  2. 《数据结构(C语言版)》,第2版,严蔚敏,人民邮电出版社(不推荐《数据结构与算法分析(C语言描述)》,(美)Mark Allen Weiss,机械工业出版社出版的这本书,不推荐,不推荐,不推荐,内容本身就专业且晦涩,再加上翻译本,不多评论。数据结构本就是个抽象概念,相比国外所谓的“优秀教科书”式的著作,国人编写的教材更接地气,想方设法地让你理解概念,看懂算法。)
  3. 《算法》,第4版,中文版/英文版(此书虽然是用Java语言描述的,但是内容简单易懂,而且涵盖了程序员所需要掌握的50个算法,推荐阅读)
  4. VisuAlgo:数据结构和算法动态可视化(非常好的数据结构与算法理解的网站,请自行探索。)
  5. Data Structure Visualizations(美国旧金山大学运维的网站,可以辅助理解数据结构)
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