C语言版数据结构详解与实现

C语言版数据结构详解与实现

今天我们来深入探讨C语言中数据结构的详细实现及其应用。

数据结构概述

数据结构是计算机存储、组织数据的方式，涉及到如何在计算机中组织和存储数据以便有效使用的问题。常见的数据结构包括数组、链表、栈、队列、树、图等。

数组

数组是一种最简单的数据结构，由相同类型的元素按一定顺序排列而成。

#include <stdio.h>

int main() {
   
    // 定义一个整型数组
    int array[5] = {
   1, 2, 3, 4, 5};

    // 访问数组元素并打印
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
   
        printf("%d ", array[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

链表

链表是一种动态数据结构，由一系列节点组成，每个节点包含数据部分和指向下一个节点的指针。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 定义链表节点结构体
struct Node {
   
    int data;
    struct Node* next;
};

int main() {
   
    // 创建链表节点
    struct Node* head = NULL;
    struct Node* second = NULL;
    struct Node* third = NULL;

    // 分配内存并分别赋值
    head = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
    second = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
    third = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));

    head->data = 1;         // 赋值头结点
    head->next = second;    // 连接第一个节点

    second->data = 2;       // 赋值第一个节点
    second->next = third;   // 连接第二个节点

    third->data = 3;        // 赋值第二个节点
    third->next = NULL;     // 尾结点设为空

    // 遍历链表并打印节点数据
    struct Node* current = head;
    while (current != NULL) {
   
        printf("%d ", current->data);
        current = current->next;
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

栈与队列

栈和队列是两种基本的数据结构，栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，而队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 栈的实现
#define MAX_SIZE 100
int stack[MAX_SIZE];
int top = -1;

void push(int item) {
   
    if (top == MAX_SIZE - 1) {
   
        printf("Stack Overflow\n");
        return;
    }
    stack[++top] = item;
}

int pop() {
   
    if (top == -1) {
   
        printf("Stack Underflow\n");
        return -1;
    }
    return stack[top--];
}

int main() {
   
    // 测试栈的功能
    push(1);
    push(2);
    push(3);

    printf("%d\n", pop());  // 输出3
    printf("%d\n", pop());  // 输出2

    return 0;
}