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C++ を使用してデータ構造の問題を解決する例

PHPz

リリース： 2023-08-22 08:29:04

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コンピュータサイエンスの継続的な発展に伴い、データ構造は重要な分野になりました。コンピュータープログラミングでは、データ構造はデータを保存および管理する方法であるため、非常に重要です。完璧なデータ構造により、プログラムの効率とスケーラビリティが向上します。この記事では、C を使用してデータ構造の問題を解決する方法を検討します。

1. スタック

スタックは一般的なデータ構造です。スタックではデータを追加または削除できますが、「後入れ先出し」(LIFO) 原則に従う必要があります。問題を解決するには、スタックの LIFO 機能を使用すると非常に便利です。 C では、STL ライブラリのスタックコンテナーを使用してスタックを実装できます。

次の例は、C でスタックを使用する方法をよりよく理解するのに役立ちます:

#include <iostream>
#include <stack>

using namespace std;

int main() {
    stack<int> myStack;

    myStack.push(1);
    myStack.push(2);
    myStack.push(3);

    while (!myStack.empty()) {
        cout << myStack.top() << " ";
        myStack.pop();
    }

    return 0;
}

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上の例では、空のスタックを作成し、push 関数を使用して数値をプッシュします。 1、2、3 がスタックにプッシュされます。最後に、while ループを使用してスタックから要素をポップして出力します。スタックを使用する利点は、コードがシンプルで高速で理解しやすいことです。

2. キュー

キューは、もう 1 つの一般的なデータ構造です。キューでは要素を追加したり削除したりすることもできますが、「先入れ先出し」(FIFO) 原則を使用する必要があります。キューは、要素を順番に処理する必要があるタスクに特に適しています。また、C では、STL ライブラリのキューコンテナを使用してキューを実装できます。

次の例は、C でキューを使用する方法をよりよく理解するのに役立ちます。

#include <iostream>
#include <queue>

using namespace std;

int main() {
    queue<int> myQueue;

    myQueue.push(1);
    myQueue.push(2);
    myQueue.push(3);

    while (!myQueue.empty()) {
        cout << myQueue.front() << " ";
        myQueue.pop();
    }

    return 0;
}

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この例では、空のキューを作成し、push 関数を使用して数値 1、 2 と 3 がキューにプッシュされました。同様に、while ループを使用してキュー内の要素を削除して出力します。

3. リンクリスト

リンクリストは一連のノードで構成されるデータ構造であり、各ノードにはデータ要素と次のノードへのポインターが含まれています。リンクリストは、要素を効率的に挿入および削除できるという利点がある一般的なデータ構造です。 C では、カスタムリンクリストを使用してリンクリストを実装できます。

次の例は、C でリンクリストを実装する方法を示しています。

#include <iostream>

using namespace std;

struct Node {
    int data;
    Node* next;
};

class LinkedList {
    private:
        Node* head;

    public:
        LinkedList() {
            head = NULL;
        }

        void insert(int value) {
            Node* newNode = new Node;
            newNode->data = value;
            newNode->next = head;
            head = newNode;
        }

        void remove(int value) {
            if (head == NULL) {
                return;
            }

            Node* current = head;
            Node* previous = NULL;

            while (current->data != value && current != NULL) {
                previous = current;
                current = current->next;
            }

            if (current == NULL) {
                return;
            }

            if (previous == NULL) {
                head = current->next;
            } else {
                previous->next = current->next;
            }

            delete current;
        }

        void print() {
            Node* current = head;

            while (current != NULL) {
                cout << current->data << " ";
                current = current->next;
            }

            cout << endl;
        }
};

int main() {
    LinkedList myList;

    myList.insert(1);
    myList.insert(2);
    myList.insert(3);

    myList.print();

    myList.remove(2);

    myList.print();

    return 0;
}

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この例では、まず、int 変数と次のノードへのポインターを含む Node 構造体を作成します。次に、クラスを使用して LinkedList を実装します。 LinkedList クラスでは、リンクリストを挿入、削除、印刷するための関数を定義します。 main 関数では、LinkedList を作成し、数値 1、2、3 をリンクリストに挿入します。次に、remove 関数を呼び出してリンクリストから数値 2 を削除し、最終結果を出力します。

4. バイナリツリー

バイナリツリーはデータ構造であり、各ノードには左サブツリーと右サブツリーと呼ばれる最大 2 つのサブツリーがあります。二分木は検索と並べ替えに広く使用されています。 C では、カスタムバイナリツリー構造を使用してバイナリツリーを実装できます。

次の例は、C でカスタムバイナリツリーを使用する方法を示しています。

#include <iostream>

using namespace std;

struct TreeNode {
    int value;
    TreeNode* left;
    TreeNode* right;
};

class BinaryTree {
    private:
        TreeNode* root;

    public:
        BinaryTree() {
            root = NULL;
        }

        void insert(int value) {
            if (root == NULL) {
                root = new TreeNode;
                root->value = value;
                root->left = NULL;
                root->right = NULL;
                return;
            }

            TreeNode* current = root;

            while (true) {
                if (value < current->value) {
                    if (current->left == NULL) {
                        current->left = new TreeNode;
                        current->left->value = value;
                        current->left->left = NULL;
                        current->left->right = NULL;
                        break;
                    } else {
                        current = current->left;
                    }
                } else {
                    if (current->right == NULL) {
                        current->right = new TreeNode;
                        current->right->value = value;
                        current->right->left = NULL;
                        current->right->right = NULL;
                        break;
                    } else {
                        current = current->right;
                    }
                }
            }
        }

        void printInorder() {
            printInorder(root);
        }

        void printInorder(TreeNode* node) {
            if (node == NULL) {
                return;
            }

            printInorder(node->left);
            cout << node->value << " ";
            printInorder(node->right);
        }
};

int main() {
    BinaryTree myTree;

    myTree.insert(15);
    myTree.insert(10);
    myTree.insert(20);
    myTree.insert(8);
    myTree.insert(12);
    myTree.insert(17);
    myTree.insert(25);

    myTree.printInorder(); // 8 10 12 15 17 20 25

    return 0;
}

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この例では、int 変数と左右へのポインタを含む TreeNode 構造体を定義します。サブツリーポインタ。次に、クラスを使用して BinaryTree を実装し、insert 関数と print 関数を定義しました。 main 関数では、BinaryTree を作成し、数値 15、10、20、8、12、17、25 をツリーに挿入します。次に、printInorder 関数を呼び出して、バイナリツリー内のすべてのノードの値を出力します。

概要:

この記事では、C を使用してデータ構造の問題を解決する方法を検討しました。スタック、キュー、リンクリスト、バイナリツリーを紹介し、それらを C で実装する方法の例を示しました。これらのデータ構造は、単純なプログラミングの問題と、より複雑なアルゴリズムおよびコンピューターサイエンスのタスクの両方に使用できます。コンピュータサイエンティストとして成功するには、これらのデータ構造に精通していることが重要です。

以上がC++ を使用してデータ構造の問題を解決する例の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。