C语言-4
排序算法简介
/*
学习内容：
冒泡排序（最基本的排序方法）
选择排序（冒泡的优化）
插入排序（在合适的位置插入合适的数据）
*/
/*
排序分类：
1.内部排序
待需要进行排序的数据全部存放到内存中，再进行排序
2.外部排序
在排序过程中，需要对外存进行访问
待排序的数据数量很大，内存无法全部容纳所有的数据
*/
冒泡排序
/*
冒泡排序：
---思路分析（以升序为例）
在一排数据中，将第一个与第二个比较大小
如果后面的数据比前面的小，就交换它们的位置（冒泡一次）
然后比较第二个和第三个
...
直到比较第 n-1 个数据和第 n 个
每一次比较都将较大的一个数据向后移动
所以第 n 个是最大的
所以就排好了一个数据（冒泡一趟）
*/
# include
int main()
{
// 定义一个无序一维数组
int arr[] = { 5, 7, 9, 1, 6, 2, 4, 3, 0, 8 };
// 遍历，打印数组
printf("数组，排序前：\n");
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%-3d", arr[i]);
}
// 冒泡排序（升序：由小到大）
int temp;
for (int i = 0; i < 9; i++)
{
for (int j = 0; j < 9 - i; j++)
{
if (arr[j] > arr[j + 1])
{
temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
}
// 展示排序后，数组当前的结果
printf("数组，排序后：\n");
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%-3d", arr[i]);
}
}
选择排序
/*
选择排序：
---思路分析（以升序为例）
选择排序可以看作是冒泡排序的优化
不再多次交换值，而是选择当前趟数的最大(或最小值)，最后再交换
在 n 个数里，先找到最大的数，并且记录下标，然后将这个数与第 n 个数交换
如果第 n 个数是最大的，那就不需要交换，重复比较，直到所有的数据排好序
*/
# include
int main()
{
// 定义一个无序一维数组
int arr[] = { 5, 7, 9, 1, 6, 2, 4, 3, 0, 8 };
// 遍历，打印数组
printf("\n 数组，排序前：\n");
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%-3d", arr[i]);
}
// 选择排序（升序：由小到大）---> 选择排序：选择一个你认为最大的数
int temp;
int maxIndex;
for (int i = 9; i > 0; i--)
{
maxIndex = 0; // 每次我都认为第一个最大，选择第一个，并记录下第一个的序号
for (int j = 0; j <= i; j++)
{
if (arr[maxIndex] < arr[j])
{
maxIndex = j;
}
}
if (maxIndex != i)
{
temp = arr[i];
arr[i] = arr[maxIndex];
arr[maxIndex] = temp;
}
}
// 展示排序后，数组当前的结果
printf("\n 数组，排序后：\n");
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%-3d", arr[i]);
}
}
插入排序
/*
插入排序：
---思路分析（以升序为例）
以第一个数为基准，后面的所有数都向着第一个数的方向，插队前进（这种插队不能跳着插队，只能插完一个继续接着插，前提是满足条件才能插队）
其本质原理：依靠数与数之间的“相对关系”，从而将其整体排好序！
1.轮到第一个数发挥 第一个数无法插队，它只能站着不动，停止插队
2.轮到第二个数发挥 它和前面的数比较大小，若满足条件，则插一个队，然后停止插队（即：最多能够插队1次）
3.轮到第三个数发挥 和前面的数比较大小，若满足条件，则插一个队，再继续和前面的数比较大小，若满足条件，则再插一个队，然后停止插队（即：最多能够插队2次）
4.轮到第四个数发挥 比较大小，若可以，插一个队，再继续比较大小，若可以，再插一个队......（即：最多能够插队3次）
5.轮到第五个数发挥 ......（即：最多能够插队4次）
6.轮到第六个数发挥 ......（即：最多能够插队5次）
*/
# include
int main()
{
// 定义一个无序一维数组
int arr[] = { 7, 5, 9, 1, 6, 2, 4, 3, 0, 8 };
// 遍历，打印数组
printf("\n 数组，排序前：\n");
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%-3d", arr[i]);
}
// 插入排序（升序：由小到大）
int temp = 0;
for (int i = 1; i < 10; i++) // 轮到第 ？个数发挥
{
for (int j = i - 1; j >= 0; j--) // 【比较、插队】，再【比较、插队】，再再【比较、插队】......
{
if (arr[j + 1] < arr[j]) // 满足插队条件
{
temp = arr[j + 1];
arr[j + 1] = arr[j];
arr[j] = temp;
}
else // 不满足插队条件
{
break; // 没有达到"最多能插队的次数"，就停止插队了，请马上自我了断，不要再进行无意义的比较，从而提高效率
}
}
}
// 展示排序后，数组当前的结果
printf("\n 数组，排序后：\n");
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%-3d", arr[i]);
}
return 0;
}
线性表
/*
1.线性表：
---数据结构中最简单的一种存储结构，专门用于存储逻辑关系为"一对一"的数据
2.线性表存储结构，可细分为"顺序存储结构"和"链式存储结构"，即如下所示
线性表：
1.顺序表（顺序存储结构）
2.链表（链式存储结构）
3.存储的类型要求
使用线性表存储的数据，如同向数组中存储数据那样要求数据类型必须一致
线性表存储的数据，要么全部都是整型，要么全部都是字符串
一半整型，另一半是字符串的一组数据无法使用线性表存储
4.前驱与后继：
一组数据中的每个个体被称为“数据元素”（简称为“元素”）
1.前驱
某一元素的左侧相邻元素称为“直接前驱”，位于此元素左侧的所有元素都统称为“前驱元素”
2.后继
某一元素的后侧相邻元素称为“直接后继”，位于此元素右侧的所有元素都统称为“后继元素”
*/
顺序表
/*
顺序表:
---它对数据的物理存储结构有要求
顺序表存储数据时,会提前申请一块足够大小的内存
然后将数据依次存储起来
存储时做到数据元素之间不留一丝缝隙（即：连续）
*/
初始化顺序表
# include
# include
// 定义表格类型
typedef struct
{
int* head; // 指针，存储申请的内存首地址
int length; // 当前数据个数
int size; // 元素个数（最大容量）
}Table;
// 生成表格的函数
Table tableFunc()
{
Table t; // 定义一个变量 t ，其类型为“表格类型”
// t 表格的初始化
t.size = 5; // 表格最大容量（元素个数） = 5
t.length = 0; // 表格当前数据个数（元素个数）= 0
t.head = (int*)calloc(t.size,sizeof(int)); // 为表格开辟内存，并把内存首地址赋值给 t.head
// 注意！上面的申请内存操作可能会出现申请失败的情况，返回值为 NULL
if (!NULL)
{
printf("申请内存失败，程序终止！\n");
exit(0);
}
return t; // 返回 t 表格
}
int main()
{
Table myTab = tableFunc();
printf("%d \n", myTab.size);
printf("%d \n", myTab.length);
printf("%X \n", myTab.head); // 内存地址一般用 %X 十六进制展示
return 0;
}
顺序表的增删查改
/*
顺序表元素：
1.查（可以使用查找算法： 1.顺序查找 2.二分法查找）
2.改
3.增(增加到前面、中间、后面)------知识点补充：扩容函数：realloc(需要扩容的指针"*p",扩容后总的大小)
4.删
*/
链表
/*
1.链表：
1.链表是通过指针，将不连续的内存连接起来，实现链式存储的
2.内存实际上是不同时机申请的，地址不一定连续，但是可以通过指针联系起来
3.链表是数据结构中线性表的一种，其中的每个元素实际上是一个“单独的结构体变量”，
所有变量都“通过”每个元素中的“指针”连接在一起。
4.以结构体为节点，将一个结构体看成“数据域”和“指针域”两个部分，
“数据域”用于“存储数据”，“指针域”用于“连接下一个节点”，链表中每个结构体对象叫做节点，
其中，第一个数据节点，叫做链表的“首元结点”。
5.如果第一个节点不用于存储数据，只用于代表链表的起始点，则这个结点称为链表的“头结点”。
2.链表特点：
1.没有固定长度
2.可以快速的插入和删除链表中的节点
3.链表分很多种，单链表是其中最简单的一种（如下图）
*/
单链表
/*
<单链表>
1.链表节点一般是自定义的结构体类型
2.结构体一般包含两部分：数据、指针
数据：当前节点里面需要的数据
指针：指向下一个节点（最后一个节点置空 为“尾节点”）
*/
创建单链表
-
项目结构
-
源代码
// main.c
# include
# include "myList.h"
int main()
{
Node* pList=CreateList(5); // 创建一个可以存储5个东西的链表，并将返回值“地址”赋值给变量 pList
showList(pList); // 展示链表
return 0;
}
// myList.c
# include
# include "myList.h"
# include // 申请内存时候要用
/*
创建链表
参 数：长度
返回值：头指针
*/
Node* CreateList(int length)
{
// 判断长度
if (length <= 0)
{
printf("Length Error!\n");
return NULL;
}
// 开始创建链表
// 1.创建头指针和尾指针
Node *phead, *ptail;
phead = ptail = NULL;
// 2.申请内存：头结点
phead = (Node*)malloc(sizeof(Node));
// 3.处理异常情况
if (NULL == phead)
{
perror("malloc failed!");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 4.给头结点初值
phead->pnext = NULL; // 等价于 (*phead).pnext = NULL;
phead->num = 0;
// 5.尾指针
ptail = phead;
// 6.向头结点后面添加结点
Node* p;
DataType n;
for (int i = 0; i < length; i++)
{
// 6.1 申请一个结点，检测，给值
p= (Node*)malloc(sizeof(Node));
if (NULL == p)
{
perror("malloc failed!");
exit(EXIT_FAILURE);
}
p->pnext = NULL;
printf("请输入数值>>>");
scanf("%d", &n);
p->num = n;
// 6.2 将新申请的结点添加到链表中
ptail->pnext = p;
ptail = p; // 更新尾结点
}
return phead; // 9.返回头指针
}
/*
遍历链表
参 数：头指针
返回值：空
*/
void showList(const Node* const p)
{
// 从首元结点开始遍历，而不是头结点（因为我们不使用头结点去存储值）
Node* temp = p->pnext;
if (NULL == temp)
{
printf("List is NULL!\n");
return ;
}
printf("\n*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*\n");
printf("当前链表数据：\n");
while (temp)
{
printf("%-5d", temp->num);
temp = temp->pnext;
}
printf("\n*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*\n");
}
// myList.h
#ifndef _MYLIST_ // 防止重复定义
#define _MYLIST_
typedef int DataType; // 可以灵活改变数据类型
struct node
{
struct node* pnext; // 指针域
DataType num; // 数据域
};
typedef struct node Node; // 给结构体类型取别名
/*
创建链表
参 数：长度
返回值：头指针
*/
Node* CreateList(int length);
/*
遍历链表
参 数：头指针
返回值：空
*/
void showList(const Node* const p);
#endif // _MYLIST_ 定义结束
单链表的查改增删
/*
单链表的查、改、增、删
1.查：确定查找方式，查找之后一般会返回“结点首地址”或者返回 NULL
2.改：找到目标元素，直接修改该元素的值
3.增：一定注意不能丢失指针指向
4.删：记得释放内存
*/
栈
/*
栈的定义：
---栈是一种只能从表的一端存储数据，且遵循“先进后出”原则的"线性存储结构"
1.栈只能从一端(栈顶)取出，另一端(栈底)是封闭的
2.在栈中，都必须从“栈顶”存储数据，且遵循“先进后出”原则
入栈和出栈：
1.入栈：将数据存到栈里面去
2.出栈：将数据从站里面取出来
栈的实现方法：
---栈：“特殊”的线性存储结构
1.顺序表：顺序栈（顺序存储结构）
2.链 表：链 栈（链式存储结构）
*/
实现顺序栈
# include
/* 1.元素入栈 */
// 参 数：存储结构，栈顶 top，数据 value
// 返回值： top
int putEle(int* arr, int top, int value)
{
arr[++top] = value;
return top;
}
/* 2.元素入栈 */
// 参 数：存储结构，栈顶 top
// 返回值： top
int takeEle(int* arr, int top)
{
// 先判断
if (top <= -1)
{
printf("操作失败！空栈！\n");
return -1;
}
printf("当前出栈元素的值：%d\n", arr[top]);
top--;
return top;
}
int main()
{
// 顺序表：为了理解简单化，我们使用列表
int a[100];
// top (记录栈顶)
int top = -1;
// 入栈(入5个)
top = putEle(a, top, 1);
top = putEle(a, top, 2);
top = putEle(a, top, 3);
top = putEle(a, top, 4);
top = putEle(a, top, 5);
// 出栈（出6个）
top = takeEle(a, top);
top = takeEle(a, top);
top = takeEle(a, top);
top = takeEle(a, top);
top = takeEle(a, top);
top = takeEle(a, top);
return 0;
}
实现链栈
/*
链栈：
一般来说，我们将链表的“头结点”作为栈顶，“尾结点”作为栈底，这样的效率高一些（如图所示）
注意事项：
“头结点”是不断更新的，即“头结点”永远是“刚进来”的那个
“尾结点”是不会更新的，即“尾结点”永远是“第一个进来”的那个
---如果用另外一种方式：
头结点”作为栈底，“尾结点”作为栈顶，这种方式，每次新的元素入栈，都要从栈底遍历一遍到栈顶，才能入栈成功
将会遍历很多次，效率非常低下
*/
#include
#include
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* pnext;
}Node;
// 入栈函数
Node* eleIn(Node* p, int num)
{
Node* temp = (Node*)malloc(sizeof(Node));
temp->data = num;
temp->pnext = p;
p=temp;
printf("当前进栈元素的值：%d\n", num);
return p;
}
// 出栈函数
Node* eleOut(Node* p)
{
if (p)
{
Node* temp = p;
printf("当前出栈元素的值：%d\n", temp->data);
p = temp->pnext;
free(temp);
temp = NULL;
}
else
{
printf("栈是空的！\n");
}
return p;
}
int main()
{
Node* p = NULL;
// 进栈(5次)
p = eleIn(p, 1);
p = eleIn(p, 2);
p = eleIn(p, 3);
p = eleIn(p, 4);
p = eleIn(p, 5);
printf("*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*\n");
// 出栈（6次）
p = eleOut(p);
p = eleOut(p);
p = eleOut(p);
p = eleOut(p);
p = eleOut(p);
p = eleOut(p);
return 0;
}
队列
/*
<队列>
1. 什么是队列
队列：两端“开口”
要求：只能从一端进入队列，另一端出队列
2.队头和队尾
队头：数据出队列的一端
队尾：数据进队列的一端
3.实现队列
1.顺序表：顺序队列
2.链表：链式队列
*/
顺序队列
#include
// 进队函数
int eleIn(int* arr,int tail,int num)
{
arr[++tail] = num;
printf("当前进入队列元素的值：%d\n", num);
return tail;
}
// 出队（全部出队）
void allOut(int* arr, int head, int tail)
{
while (head != tail)
{
printf("当前离开队列元素的值：%d\n", arr[head++]);
}
printf("当前离开队列元素的值：%d\n", arr[head++]);
}
int main()
{
int a[10]; // 定义数组，用于存储数据
int head = 0;
int tail = -1;
// 入队（进入5）
tail = eleIn(a, tail, 1);
tail = eleIn(a, tail, 2);
tail = eleIn(a, tail, 3);
tail = eleIn(a, tail, 4);
tail = eleIn(a, tail, 5);
printf("*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*\n");
// 出队（全出去）
allOut(a, head, tail);
return 0;
}
链式队列
#include