数据结构学习笔记

 最近在看国嵌唐老师的数据结构视频，觉得还不错，所以就把笔记记录下来

本节知识点：

1.数据之间的逻辑结构：

   集合结构：数据元素之间没有特别的关系，仅同属相同集合

   线性结构：数据元素之间是一对一的关系

   树形结构：数据元素之间存在一对多的层次关系

   图形结构：数据元素之间是多对多的关系

2.数据之间的物理结构

    顺序存储结构：将数据存储在地址连续的存储单元里

    链式存储结构：将数据存储在任意的存储单元里，通过保存地址的方式找到相关的数据元素

3.数据结构是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合

4.程序 = 数据结构 + 算法

5.大O表示法：算法效率严重依赖于操作数量， 首先关注操作数的最高次项，操作数的估计可以作为时间和空间复杂度的估算，在没有特殊说明的时候， 我们应该分析复杂度的最坏情况

6.常见的复杂度类型：

大小关系：

7.线性表是零个或多个数据元素的集合，之间的元素是有顺序的，个数是有限的，数据类型必须相同。线性表包含两种存储方式，一种是顺序表，另一种链表。

8.对于线性表的使用是这样的：应该是在设计算法的时候，考虑算法中使用的数据，这些数据之间是什么关系的，如果是符合线性表特质的，就选择线性表作为数据结构。

9.顺序表与数组的关系：其实顺序表就是在数组的基础上构建的，本质跟数组是一样的，只是在数组的基础上增加了length长度，capacity容量等特性，然后补充了一些列，增、删、改、查的功能。

10. 我觉得链表比顺序表最大的优势，就在于链表的删除和插入要比顺序表简单的多，而且当线性表长度很大的时候很难开辟出整段的连续空间！！！最重要的是顺序表在创建的时候长度就固定了，再也改变不了了，而链表则可以根据情况动态增加，这一点是顺序表无论怎么样都不可能实现的！！！

 

顺序表的优点是：无需为线性表中的逻辑增加额外的空间，可以快速的通过下标的方式找到表中的合法位置。

11.线性表的常用操作：创建线性表、销毁线性表、清空线性表、将元素插入线性表、将元素从线性表中删除、获取线性表中某个位置的元素、获取线性表的长度

本节代码：

1.本节的代码是一个可以适合各种类型的顺序表，之所以能够适合各种类型，是因为它在顺序表中保存的是元素的地址(其实就是一个指针数组)。

2.代码中的描述顺序表的结构体中的元素介绍：length是顺序表中有元素的个数、capacity是顺序表的容量、node是顺序表的头地址(也是这个指针数组的头地址)、还有一个就是pos，pos是在删除和插入的时候使用的一个参数，它代表的是插入到顺序表位置的下标(数组的下标 是从0开始的 这个很要注意)。顺序表中有length个元素 下标是从0到length-1的。 要注意的是 操作顺序表不同功能函数的pos的允许范围是不一样的。

3.本节代码对于函数参数的合法性判断是极其重视的，这个规范是值得学习的。

4.本节代码中对于顺序表的操作函数，凡是外界输入的，和输出到外界的，都是void *类型的，这样就保证了只有在这些操作函数中才能去改变   描述顺序表的结构体里面的值，在其他文件的函数中接受到的都是void *类型，无法直接给这个结构体中的值进行改变，这样的封装，保证了代码的安全性。

5.对于本节代码最值得思考的地方，常见的顺序表是typedef一个A类型，然后在顺序表中定义一个这个A类型的数组和length顺序表元素个数，这个顺序表中是好多个A类型的顺序集合，占用空间的大小是sizeof(A)*capacity。而本节的顺序表中是好多个unsigned int *地址类型的顺序集合，表中只有地址，第一节省了顺序表的空间，第二这样可以变相的保存不同类型的数据，第三它实现了 顺序表(即数据结构) 和 我们打算利用的数据(即元素)的分离。例如：linux内核链表(一个双向循环链表)就是一套单独的链表体制，这个链表用在很多机制上面，它就是变相的存储了好多类型的数据，并且实现了链表和数据的分离。

所以在main.c中  数据要想保存在这个顺序表中  就应该先给这些数据开辟内存    因为顺序表中没有他们呆的地方   顺序表中只能保存他们的地址。

如图：

代码如下：

Seqlist.c：

 /************************************************************************************
 文件名：Seqlist.c
 头文件：Seqlist.h
 时间： 2013/08/05
 作者： Hao
 功能：可以复用 带有增 删 改 查 功能的顺序表
 难点：1.顺序表中存放的都是 各种数据的地址
       2.void *是用来隔离封装用的 保证顺序表结构体只能被特定的函数改变
 ************************************************************************************/
 #include
 #include
 #include "Seqlist.h"

 typedef unsigned int TSeqListNode;//这个顺序表中存放的是 各种数据的地址 所以用unsigned int
 typedef struct str_SeqList
 {
     int length;//顺序已用的长度
     int capacity;//顺序表的总容量
     TSeqListNode* node;//这个指针是用来在顺序表中游走读取数据用的
 }TSeqList;  //定义描述顺序表的结构体

 /************************************************************************************
 函数名：   Creat_SeqList
 函数功能： 创建一个容量为capacity的顺序表
 参数：     int capacity 创建顺序表中成员的个数 即顺序表容量
 返回值：   void* ret 如果返回NULL 说明创建顺序表失败
                      如果返回ret 说明创建顺序表成功  且ret为描述顺序表的结构体
 ************************************************************************************/
 SeqList* Creat_SeqList(int capacity)
 {
     TSeqList* ret = NULL;
     /*进入函数 第一点是先判断传人参数的合法性*/
     if(capacity >= 0)
     {
         /*给顺序表开辟空间*/
         ret=(TSeqList* )malloc(sizeof(TSeqList)+sizeof(TSeqListNode)*capacity);
         if(NULL!=ret)//空间开辟成功   给描述顺序表的结构体 赋值
         {
             ret->capacity=capacity;
             ret->length=0;
             ret->node=(TSeqListNode* )(ret+1);//把真正顺序表的地址赋给 node
         }
     }
     else
     {
         ret = NULL;
     }
     return (SeqList*)(ret);
 }

 /************************************************************************************
 函数名：   Destroy_SeqList
 函数功能： 销毁顺序表   free开辟的内存
 参数：     void* list 描述顺序表结构体指针
 返回值：   void
 ************************************************************************************/
 void  Destroy_SeqList(SeqList* list)
 {
     free(list);
 }

 /************************************************************************************
 函数名：  Get_Seqlist_Length
 函数功能：获得顺序表 现在的大小
 函数参数：void* list 描述顺序表结构体指针
 函数返回值：int ret  成功返回length
                      失败返回-1
 ************************************************************************************/
 int Get_Seqlist_Length(SeqList* list)
 {
     int ret;
     TSeqList *Tlist=(TSeqList* )list;
     /*函数参数合法性检测*/
     if(NULL != Tlist)
     {
         ret=Tlist->length;
     }
     else
         ret=-1;
     return ret;
 }

 /************************************************************************************
 函数名：  Get_Seqlist_Capacity
 函数功能：获得顺序表 的容量
 函数参数：void* list 描述顺序表结构体指针
 函数返回值：int ret  成功返回capacity
                      失败返回-1
 ************************************************************************************/
 int Get_Seqlist_Capacity(SeqList* list)
 {
     int ret;
     TSeqList *Tlist=(TSeqList* )list;
     /*函数参数合法性检测*/
     if(NULL != Tlist)
     {
         ret = Tlist->capacity;
     }
     else
         ret=-1;
     return ret;
 }

 /************************************************************************************
 函数名：  Clean_Seqlist_Length
 函数功能：清空顺序表  其实就是给length=0；
 函数参数：void* list 描述顺序表结构体指针
 函数返回值：int ret  成功返回0
                      失败返回-1
 ************************************************************************************/
 int Clean_Seqlist_Length(SeqList* list)
 {
     int ret;
     TSeqList *Tlist=(TSeqList* )list;
     /*函数参数合法性检测*/
     if(NULL != Tlist)
     {
         Tlist->length=0;
         ret=0;
     }
     else
         ret=-1;
     return ret;
 }

 /************************************************************************************
 函数名：  Seqlist_Add
 函数功能：顺序表中有length个数据  在下标为pos的位置上 插入数据node  所以pos是从0开始的 length是从1开始的
 参数:      SeqList* list描述顺序表的结构体地址   SeqListNode* node插入顺序表的数据的地址
            int pos插入顺序表的位置   pos的范围是从0(此时在顺序表头部插入)开始  到length(此时就是在顺序尾部插入)
             总共是length+1个位置
 返回值 ：  返回1 说明插入数据成功  返回0 说明插入数据失败
 ************************************************************************************/
 int Seqlist_Add(SeqList* list, SeqListNode* node ,int pos)
 {
     /*参数合法性检测*/
     TSeqList *Tlist=(TSeqList* )list;
     int ret = (NULL != list);
     int i;
     ret=ret && (pos >= 0);
     ret=ret && (Tlist->length+1 <= Tlist->capacity);  //判断再插入一个数据的时候  length有没有超过 capacity
     if(1 == ret)
     {
         if(pos >= Tlist->length)//如果插入的位置pos比 length大的话 默认把length+1赋值给pos
         {
             pos = Tlist->length;
         }
         for(i=Tlist->length;i>pos;i--)
         {
             Tlist->node[i]=Tlist->node[i-1];
         }
         Tlist->node[i]=(TSeqListNode)node; //把要插入的地址强制类型转换成 unsigned int*
         Tlist->length++;
     }
     return ret;//返回1 说明插入数据成功  返回0 说明插入数据失败
 }


 /************************************************************************************
 函数名：   Get_Node
 函数功能：找到顺序表中下标为pos的值
 参数：    pos插入顺序表的下标   pos的范围是从0到length-1
           SeqList* list描述顺序表的结构体地址
 返回值：  void* ret 找到pos为下标的那个值
         如果成功返回pos为下标的那个值   如果失败  返回NULL
 ************************************************************************************/

 SeqListNode* Get_Node(SeqList* list, int pos)
 {
     TSeqList* Tlist=(TSeqList* )list;
     SeqListNode* ret=NULL;
     if( (NULL!=Tlist) && (pos>=0) && (poslength) )
     {
         ret=(SeqListNode* )Tlist->node[pos]; //强制类型转换成void*
     }
     return ret;
 }

 /************************************************************************************
 函数名：   Del_Node
 函数功能：找到顺序表中下标为pos的值  并且删除它
 参数：    删除pos为下标的值   pos的范围是从0到length-1
           SeqList* list描述顺序表的结构体地址
 返回值：  void* ret
           如果成功返回pos为下标的那个值   如果失败  返回NULL
 ************************************************************************************/
 SeqListNode* Del_Node(SeqList* list, int pos)
 {
     TSeqList* Tlist=(TSeqList* )list;
     SeqListNode* ret=NULL;
     int i;
     if( (NULL!=Tlist) && (pos>=0) && (poslength) )
     {
         ret=(SeqListNode* )Tlist->node[pos];
         for(i=pos+1; ilength; i++)
         {
             Tlist->node[i-1]=Tlist->node[i];
         }
         Tlist->length--;
     }
     return ret;
 }

Seqlist.h：

 #ifndef __Seqlist__
 #define __Seqlist__

 typedef void SeqList;  //是用来封装 使顺序表结构体 不被外界改变 只可被Seqlist.c文件中的函数改变
                        //因为 这些函数 对外的接口 都是void*
 typedef void SeqListNode;//SeqList 是用来表示 顺序表的    SeqListNode是用来表示顺序表 中变量的

 SeqList* Creat_SeqList(int capacity);
 void  Destroy_SeqList(SeqList* list);
 int Get_Seqlist_Length(SeqList* list);
 int Get_Seqlist_Capacity(SeqList* list);
 int Clean_Seqlist_Length(SeqList* list);
 int Seqlist_Add(SeqList* list, SeqListNode* node ,int pos);
 SeqListNode* Get_Node(SeqList* list, int pos);
 SeqListNode* Del_Node(SeqList* list, int pos);

 #endif

main.c：

 #include
 #include
 #include "Seqlist.h"
 int main(int argc, char *argv[])
 {
     SeqList* My_SeqList = NULL;
     int a = 10;
     int b = 5;
     int c = 3;
     int d = 6;
     int e = 1;
     int *p = NULL;
     int i = 0;
     My_SeqList = Creat_SeqList(5);
     if( NULL != My_SeqList )
     {
             Seqlist_Add(My_SeqList, &a ,0);
             Seqlist_Add(My_SeqList, &b ,0);
             Seqlist_Add(My_SeqList, &c ,0);
             Seqlist_Add(My_SeqList, &d ,0);
             Seqlist_Add(My_SeqList, &e ,0);

             for(i=0; i
             {
                 p=Get_Node(My_SeqList, i);
                 printf("%d\n",*p);
             }

             Del_Node(My_SeqList, 3);
             for(i=0; i
             {
                 p=Get_Node(My_SeqList, i);
                 printf("%d\n",*p);
             }

     }
     Clean_Seqlist_Length(My_SeqList);
     Destroy_SeqList(My_SeqList);
     return 0;
 }

test_main.c:

 #include
 #include
 #include
 #include "Seqlist.h"

 typedef struct student
 {
     int student_num;
     char name[30];
     char sex[20];
     int age;
 }str;
 int main()
 {
     str* str1;
     SeqList* slist=NULL;
     int i=0;
     int age=0;
     slist=Creat_SeqList(50);
     if(NULL == slist)
     {
         printf("malloc error!!!\n");
         return -1;
     }
     for(i=0; i<3; i++)
     {
         put_student(slist, str1);
     }

     printf("输入你要删除的年龄：\n");
     scanf("%d",&age);
     printf("\n");
     find_student(slist, str1, age);
     get_student(slist, str1);

     destroy_student(slist, str1);
     Clean_Seqlist_Length(slist);
     Destroy_SeqList(slist);
     return 0;
 }

 int put_student(SeqList* slist, str* str1)
 {
     int num;
     int ret=(NULL != str1);
     if(1 == ret)
     {
         ret=ret && Seqlist_Add(slist, (str* )malloc(sizeof(str)*1) ,50);
         num = Get_Seqlist_Length(slist);
         str1 = (str* )Get_Node(slist, num-1);
         printf("请输入学生学号：\n");
         scanf("%d",&str1->student_num);
         printf("请输入学生姓名：\n");
         scanf("%s",str1->name);
         printf("请输入学生性别：\n");
         scanf("%s",str1->sex);
         printf("请输入学生年龄：\n");
         scanf("%d",&str1->age);
         printf("\n");
     }
     else
     {
         ret = 0;
     }
     return ret;
 }

 int get_student(SeqList* slist, str* str1)
 {
     int ret=(NULL != str1);
     int i=0;
     if(1 == ret)
     {
         for(i=0; i
         {
             str1 = (str*)Get_Node(slist, i);
             printf("学生学号：%d\n",str1->student_num);

             printf("学生姓名：%s\n",str1->name);

             printf("学生性别：%s\n",str1->sex);

             printf("学生年龄：%d\n",str1->age);
         }
     }
     else
     {
         ret = 0;
     }
     return ret;
 }

 int destroy_student(SeqList* slist, str* str1)
 {
     int ret=(NULL != str1);
     int i=0;
     if(1 == ret)
     {
         for(i=0; i
         {
             str1 = (str*)Get_Node(slist, i);
             free(str1);
         }
     }
     else
     {
         ret = 0;
     }
     return ret;
 }

 int find_student(SeqList* slist, str* str1, int age)
 {
     int ret=(NULL != str1);
     int i=0;
     int num=0;
     if(1 == ret)
     {
         num=Get_Seqlist_Length(slist);
         for(i=0; i
         {
             str1 = (str*)Get_Node(slist, i);
             if(str1->age == age)
             {
                 Del_Node(slist, i);
                 num=Get_Seqlist_Length(slist);
                 i--;
             }
         }
     }
     else
     {
         ret = 0;
     }
     return ret;
 }

test_main.c:

 #include
 #include
 #include
 #include "Seqlist.h"

 typedef struct student
 {
     int student_num;
     char name[30];
     char sex[20];
     int age;
 }str;
 int main()
 {
     str* str1;
     SeqList* slist=NULL;
     int i=0;
     int age=0;
     slist=Creat_SeqList(50);
     if(NULL == slist)
     {
         printf("malloc error!!!\n");
         return -1;
     }
     for(i=0; i<3; i++)
     {
         put_student(slist, str1);
     }

     printf("输入你要删除的年龄：\n");
     scanf("%d",&age);
     printf("\n");
     find_student(slist, str1, age);
     get_student(slist, str1);

     destroy_student(slist, str1);
     Clean_Seqlist_Length(slist);
     Destroy_SeqList(slist);
     return 0;
 }

 int put_student(SeqList* slist, str* str1)
 {
     int num;
     int ret=(NULL != str1);
     if(1 == ret)
     {
         ret=ret && Seqlist_Add(slist, (str* )malloc(sizeof(str)*1) ,50);
         num = Get_Seqlist_Length(slist);
         str1 = (str* )Get_Node(slist, num-1);
         printf("请输入学生学号：\n");
         scanf("%d",&str1->student_num);
         printf("请输入学生姓名：\n");
         scanf("%s",str1->name);
         printf("请输入学生性别：\n");
         scanf("%s",str1->sex);
         printf("请输入学生年龄：\n");
         scanf("%d",&str1->age);
         printf("\n");
     }
     else
     {
         ret = 0;
     }
     return ret;
 }

 int get_student(SeqList* slist, str* str1)
 {
     int ret=(NULL != str1);
     int i=0;
     if(1 == ret)
     {
         for(i=0; i
         {
             str1 = (str*)Get_Node(slist, i);
             printf("学生学号：%d\n",str1->student_num);

             printf("学生姓名：%s\n",str1->name);

             printf("学生性别：%s\n",str1->sex);

             printf("学生年龄：%d\n",str1->age);
         }
     }
     else
     {
         ret = 0;
     }
     return ret;
 }

 int destroy_student(SeqList* slist, str* str1)
 {
     int ret=(NULL != str1);
     int i=0;
     if(1 == ret)
     {
         for(i=0; i
         {
             str1 = (str*)Get_Node(slist, i);
             free(str1);
         }
     }
     else
     {
         ret = 0;
     }
     return ret;
 }

 int find_student(SeqList* slist, str* str1, int age)
 {
     int ret=(NULL != str1);
     int i=0;
     int num=0;
     if(1 == ret)
     {
         num=Get_Seqlist_Length(slist);
         for(i=0; i
         {
             str1 = (str*)Get_Node(slist, i);
             if(str1->age == age)
             {
                 Del_Node(slist, i);
                 num=Get_Seqlist_Length(slist);
                 i--;
             }
         }
     }
     else
     {
         ret = 0;
     }
     return ret;
 }