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数据结构 大O表示法和顺序表

2013-08-26 08:06 357 查看
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:

[cpp] view
plaincopy

/************************************************************************************

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 <stdio.h>

#include <malloc.h>

#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) && (pos<Tlist->length) )

{

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) && (pos<Tlist->length) )

{

ret=(SeqListNode* )Tlist->node[pos];

for(i=pos+1; i<Tlist->length; i++)

{

Tlist->node[i-1]=Tlist->node[i];

}

Tlist->length--;

}

return ret;

}

Seqlist.h:

[cpp] view
plaincopy

#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:

[cpp] view
plaincopy

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#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<Get_Seqlist_Length(My_SeqList); i++)

{

p=Get_Node(My_SeqList, i);

printf("%d\n",*p);

}

Del_Node(My_SeqList, 3);

for(i=0; i<Get_Seqlist_Length(My_SeqList); 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:

[cpp] view
plaincopy

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <malloc.h>

#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<Get_Seqlist_Length(slist); 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<Get_Seqlist_Length(slist); 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<num; 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:

[cpp] view
plaincopy

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <malloc.h>

#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<Get_Seqlist_Length(slist); 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<Get_Seqlist_Length(slist); 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<num; 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;

}
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