C语言数据结构:树和图的数据表示与操作
C语言数据结构:树和图的数据表示与操作
树
- 是一个层次结构的数据结构
- 由节点组成,每个节点包含一个数据元素和指向其子节点的指针
- 二叉树是一种特殊类型的树,其中每个节点最多有两个子节点
数据表示
struct TreeNode { int data; struct TreeNode *left; struct TreeNode *right; };
操作
- 创建树
- 遍历树(先序、中序、后序)
- 搜索树
- 插入节点
- 删除节点
图
- 是一个集合的数据结构,其中的元素是顶点,它们通过边连接在一起
- 边可以是带权或无权的
数据表示
邻接矩阵:
int adjMatrix[V][V];
邻接表:
struct AdjListNode { int dest; struct AdjListNode *next; }; struct AdjList { struct AdjListNode *head; }; struct Graph { int V; struct AdjList *array; };
操作
- 创建图
- 添加边
- 遍历图
- 查找最短路径
实战案例:二叉查找树
二叉查找树是一种二叉树,其数据元素在树中按顺序存储。这使得搜索、插入和删除操作非常高效。
// 创建二叉查找树 struct TreeNode *createBST(int data) { struct TreeNode *root = malloc(sizeof(struct TreeNode)); root->data = data; root->left = root->right = NULL; return root; } // 在二叉查找树中搜索元素 int searchBST(struct TreeNode *root, int data) { if (!root) { return 0; } else if (root->data == data) { return 1; } else if (data < root->data) { return searchBST(root->left, data); } else { return searchBST(root->right, data); } } // 在二叉查找树中插入元素 struct TreeNode *insertBST(struct TreeNode *root, int data) { if (!root) { return createBST(data); } else if (data < root->data) { root->left = insertBST(root->left, data); } else if (data > root->data) { root->right = insertBST(root->right, data); } return root; } // 在二叉查找树中删除元素 struct TreeNode *deleteBST(struct TreeNode *root, int data) { if (!root) { return NULL; } else if (data < root->data) { root->left = deleteBST(root->left, data); } else if (data > root->data) { root->right = deleteBST(root->right, data); } else { // 如果节点有两个子节点,则找到前驱(左子树中最右节点)或后继(右子树中最左节点) if (root->left && root->right) { int successor = root->right->data; root->data = successor; root->right = deleteBST(root->right, successor); } else if (root->left) { struct TreeNode *temp = root->left; free(root); return temp; } else if (root->right) { struct TreeNode *temp = root->right; free(root); return temp; } else { free(root); return NULL; } } return root; }
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C语言函数是可重复利用的代码块,它接收输入,执行操作,返回结果,可将代码模块化提高可复用性,降低复杂度。函数内部机制包含参数传递、函数执行、返回值,整个过程涉及优化如函数内联。编写好的函数遵循单一职责原则、参数数量少、命名规范、错误处理。指针与函数结合能实现更强大的功能,如修改外部变量值。函数指针将函数作为参数传递或存储地址,用于实现动态调用函数。理解函数特性和技巧是编写高效、可维护、易理解的C语言程序的关键。
