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引言

我想通過這個教程，使得讀者不需要寫太多代碼，便能理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念和重要性。

很多算法是運(yùn)行在特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之上的，可以說數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法是相輔相成的，有句出自某書的非常經(jīng)典的話是這樣說的：

Algorithms Plus Data Structures Equals Programs

即算法加數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等于程序。注意這里是程序，不是軟件。軟件還有工程性在其中。

但是我依然希望能夠不講太多的算法，因?yàn)椤八惴ā碧?#xff0c;通過學(xué)習(xí)大量算法來學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方式有些舍本逐末。

我會盡量從構(gòu)造和設(shè)計的角度來闡述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

構(gòu)造即我們手上有什么，怎么利用這些去制造我們需要的結(jié)構(gòu)。

設(shè)計即我們的目的是什么，為了達(dá)成這個目的我們需要什么結(jié)構(gòu)。

在內(nèi)存里存儲數(shù)據(jù)

在C語言中，我們要處理的數(shù)據(jù)，都存儲在內(nèi)存中，即便是硬盤中某個文件里存放的小說，要對其內(nèi)容進(jìn)行處理，我們依然需要將其加載到內(nèi)存中，再接著進(jìn)行后續(xù)的處理。

當(dāng)我們在C語言里定義一個變量，諸如：

int?o;

在這句代碼之后，我們便可以操作這個變量。

我們可以往里面存放一個整數(shù)，那這個整數(shù)有多大呢？使用

printf("%d",sizeof(int));

這句代碼，可以輸出int型變量在其運(yùn)行設(shè)備上的大小。如果你在你的筆記本電腦上編譯運(yùn)行，這個大小應(yīng)該是4，即4bytes，換算成二進(jìn)制位(bit)即4*8=32bits。

我們可以利用sizeof測出所有基本類型的大小。這樣就有很多不同的盒子去放數(shù)據(jù)了。

內(nèi)存里的數(shù)據(jù)看起來怎么樣

上面我們創(chuàng)建了一個int型變量o。在內(nèi)存里看起來是這樣的：

當(dāng)然現(xiàn)在什么都沒有，因?yàn)樵诙x的時候并未初始化，我們也沒放任何東西進(jìn)去?，F(xiàn)在存點(diǎn)東西進(jìn)去：

o?=?11;

這下變成這樣了：

最后我們顯示出這個數(shù)據(jù)存儲單元在內(nèi)存中的位置（變量地址）：

printf("%d",&o);

現(xiàn)在我們什么都有了：

移動數(shù)據(jù)

先看看這樣一個程序：

#include?<stdio.h> void?showcopies(int?copies) {printf("copies?%d\n",&copies); } int?main(void) {int?o;o?=?11;printf("original?%d\n",&o);showcopies(o);return?0; }

在這個程序里我們定義了一個函數(shù)，并且利用參數(shù)傳遞，將變量o“移動”到了showcopies這個函數(shù)中，并且“改名”叫做copies。

主函數(shù)main里輸出了o這個變量的地址，showcopies里輸出了移動后的o的地址。

最后的結(jié)果是什么樣呢？可以試著運(yùn)行看看。

我去泡杯咖啡喝……

如果你在程序里加入了輸出變量o和變量copies的值的語句，你會更加肯定，被“移動”的只有變量o的值而已。

也就是說，當(dāng)我們進(jìn)行參數(shù)傳遞的時候，其實(shí)是在新的一塊內(nèi)存區(qū)域里開辟一個同樣大小的空間，然后把作為參數(shù)傳遞的變量的內(nèi)存空間里的數(shù)據(jù)復(fù)制到新的空間中。

一組數(shù)據(jù)

數(shù)組（Array）這個名字其實(shí)有些呆，因?yàn)楣饪粗形拿o人的感覺就是一組數(shù)，諸如(1,2,3)這樣的，但事實(shí)上還可以是('a','b','c')。我傾向于把Array理解為一列數(shù)據(jù)或者一組數(shù)據(jù)。

#include?<stdio.h> int?main(void) {int?m[3];int?i;for(i=0;i<3;i++)?printf("%d\n",&m[i]);return?0; }

運(yùn)行上面的程序，就可以看到（圖畫的我累，所以這里不畫了=。=）這樣的結(jié)果：

2686736

2686740

2686744

這三個地址便是數(shù)組m里三個依次相鄰元素的地址。因?yàn)槊總€int變量占據(jù)4bytes，所以這三個int變量的地址是依次相差4（bytes）。數(shù)據(jù)里的數(shù)據(jù)，在內(nèi)存里是連續(xù)存放的。

這樣的好處在于訪問會特別快，我們只需要知道第一個變量的地址，就能通過向后移動一定的位置來讀取另一個變量。

正如我們在程序里使用的訪問方式一樣，[]括號里加入索引號，便能訪問，在實(shí)際的程序運(yùn)行中，這種直接訪問的速度也非?？臁?/p>

移動一組數(shù)據(jù)或自定義數(shù)據(jù)類型

當(dāng)我們嘗試在函數(shù)調(diào)用的時候傳遞數(shù)組（Array）或者自定義的數(shù)據(jù)類型（結(jié)構(gòu)體）時，會出現(xiàn)一種例外。

因?yàn)檫@兩類數(shù)據(jù)在內(nèi)存里占用的空間可能會很大，所以全部復(fù)制到一個新空間里實(shí)在不是很劃算的一件事。甚至多數(shù)時候我們不需要一個新的備份，只需要在原來的數(shù)據(jù)上修改就行。

所以對于這兩類數(shù)據(jù)，C語言里使用指針（Pointer）來操作。

int?m[3]; int?*first_element_address; first_element_address?=?&m[0];

printf("%d\n",*(first_element_address+1)==m[1]);

當(dāng)調(diào)用函數(shù)時，會生成傳遞參數(shù)的指針變量，再將這個指針變量傳遞過去。

至于驗(yàn)證方法，可以利用移動數(shù)據(jù)一段中的程序來檢驗(yàn)。作業(yè)1。

/*?Cheatsheet?for?using?pointer?in?C?*/ /*?生成指針?*/ pointer?=?&variable;? /*?用指針讀取指向變量的值，再與指向變量的值進(jìn)行相等判斷?*/ *pointer?==?variable;? /*?當(dāng)pointer指向一塊連續(xù)數(shù)據(jù)區(qū)域時，例如數(shù)組?*/ *(pointer+index)?==?array[index];

來，我們來實(shí)現(xiàn)一個可變數(shù)組

先看看C語言的數(shù)組，有兩個明細(xì)的缺陷：

如果訪問數(shù)組的時候下標(biāo)（索引值）越界，會發(fā)生錯誤。

數(shù)組的大小是固定的。

因此我們要設(shè)計一個用起來更好的，比如擁有如下特性：

可以檢查是否越界

可變大小

數(shù)組的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中皆是連續(xù)存放的，因此我們需要一個用于存放連續(xù)數(shù)據(jù)的區(qū)域。

作業(yè)2

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參考

http://en.wikipedia.org/wiki/Algorithms_%2B_Data_Structures_%3D_Programs

《Linux C編程一站式學(xué)習(xí)》?宋勁杉

轉(zhuǎn)載于:https://my.oschina.net/sooshian/blog/221101

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的写给你的数据结构教程（第一天）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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