数据结构(c++语言版)（数据结构C语言版第2版）

## 数据结构 (C++语言版)### 简介数据结构是计算机科学中存储和组织数据的方式，旨在高效地访问和修改数据。 不同的数据结构适用于不同的应用场景，选择合适的数据结构能够极大地提高程序的性能和效率。 本文将介绍几种常见的数据结构及其 C++ 实现，并探讨其应用场景。### 线性数据结构#### 1. 数组 (Array)

定义:

数组是一种线性数据结构，它在内存中连续存储相同数据类型的元素。

特点:

随机访问：可以通过索引快速访问任意元素。

内存分配：需要预先分配固定大小的内存空间。

C++ 实现:

```c++#include int main() {// 定义一个长度为 5 的整型数组int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};// 通过索引访问数组元素std::cout << numbers[0] << std::endl; // 输出 1return 0;}```

应用场景:

存储固定数量的数据，例如学生成绩。

作为其他数据结构的基础，例如矩阵。#### 2. 链表 (Linked List)

定义:

链表是一种线性数据结构，它由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。

特点:

动态内存分配：可以根据需要动态分配内存空间。

插入和删除元素效率较高：只需改变指针指向即可。

C++ 实现:

```c++#include struct Node {int data;Node

next;};int main() {// 创建链表头节点Node

head = NULL;// 插入节点Node

newNode = new Node;newNode->data = 10;newNode->next = head;head = newNode;// 遍历链表Node

current = head;while (current != NULL) {std::cout << current->data << " ";current = current->next;}std::cout << std::endl;return 0;}```

应用场景:

实现栈和队列等数据结构。

表示动态大小的数据集。#### 3. 栈 (Stack)

定义:

栈是一种线性数据结构，它遵循 LIFO（后进先出）的原则。

特点:

只能在一端进行插入和删除操作，该端称为栈顶。

C++ 实现:

可以使用数组或链表实现栈。

应用场景:

函数调用栈。

表达式求值。

浏览器历史记录。#### 4. 队列 (Queue)

定义:

队列是一种线性数据结构，它遵循 FIFO（先进先出）的原则。

特点:

只能在一端插入元素，称为队尾；只能在另一端删除元素，称为队首。

C++ 实现:

可以使用数组或链表实现队列。

应用场景:

打印队列。

广度优先搜索算法。### 非线性数据结构#### 1. 树 (Tree)

定义:

树是一种非线性数据结构，它由节点和边组成，其中一个节点称为根节点，其他节点可以分为多个不相交的子树。

特点:

层次结构：节点之间具有父子关系。

效率较高：搜索、插入和删除操作的平均时间复杂度为 O(log n)。

C++ 实现:

可以使用结构体和指针实现树。

常见类型:

二叉树 (Binary Tree)

二叉搜索树 (Binary Search Tree)

AVL 树

红黑树#### 2. 图 (Graph)

定义:

图是一种非线性数据结构，它由顶点和边组成，边表示顶点之间的关系。

特点:

可以表示复杂的关系：例如社交网络、地图。

C++ 实现:

可以使用邻接矩阵或邻接表表示图。

应用场景:

路径规划。

社交网络分析。### 总结选择合适的数据结构对于程序的性能至关重要。线性数据结构适用于存储顺序数据，而非线性数据结构适用于表示复杂的关系。 C++ 提供了丰富的工具和库来实现各种数据结构，开发者可以根据实际需求选择合适的方案。

数据结构 (C++语言版)

简介数据结构是计算机科学中存储和组织数据的方式，旨在高效地访问和修改数据。 不同的数据结构适用于不同的应用场景，选择合适的数据结构能够极大地提高程序的性能和效率。 本文将介绍几种常见的数据结构及其 C++ 实现，并探讨其应用场景。

线性数据结构

1. 数组 (Array)* **定义:** 数组是一种线性数据结构，它在内存中连续存储相同数据类型的元素。 * **特点:*** 随机访问：可以通过索引快速访问任意元素。* 内存分配：需要预先分配固定大小的内存空间。 * **C++ 实现:**```c++

include int main() {// 定义一个长度为 5 的整型数组int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};// 通过索引访问数组元素std::cout << numbers[0] << std::endl; // 输出 1return 0;}``` * **应用场景:*** 存储固定数量的数据，例如学生成绩。* 作为其他数据结构的基础，例如矩阵。

2. 链表 (Linked List)* **定义:** 链表是一种线性数据结构，它由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。 * **特点:*** 动态内存分配：可以根据需要动态分配内存空间。* 插入和删除元素效率较高：只需改变指针指向即可。 * **C++ 实现:**```c++

include struct Node {int data;Node *next;};int main() {// 创建链表头节点Node *head = NULL;// 插入节点Node *newNode = new Node;newNode->data = 10;newNode->next = head;head = newNode;// 遍历链表Node *current = head;while (current != NULL) {std::cout << current->data << " ";current = current->next;}std::cout << std::endl;return 0;}``` * **应用场景:*** 实现栈和队列等数据结构。* 表示动态大小的数据集。

3. 栈 (Stack)* **定义:** 栈是一种线性数据结构，它遵循 LIFO（后进先出）的原则。 * **特点:*** 只能在一端进行插入和删除操作，该端称为栈顶。 * **C++ 实现:**可以使用数组或链表实现栈。 * **应用场景:*** 函数调用栈。* 表达式求值。* 浏览器历史记录。

4. 队列 (Queue)* **定义:** 队列是一种线性数据结构，它遵循 FIFO（先进先出）的原则。 * **特点:*** 只能在一端插入元素，称为队尾；只能在另一端删除元素，称为队首。 * **C++ 实现:**可以使用数组或链表实现队列。 * **应用场景:*** 打印队列。* 广度优先搜索算法。

非线性数据结构

1. 树 (Tree)* **定义:** 树是一种非线性数据结构，它由节点和边组成，其中一个节点称为根节点，其他节点可以分为多个不相交的子树。 * **特点:*** 层次结构：节点之间具有父子关系。* 效率较高：搜索、插入和删除操作的平均时间复杂度为 O(log n)。 * **C++ 实现:**可以使用结构体和指针实现树。 * **常见类型:*** 二叉树 (Binary Tree)* 二叉搜索树 (Binary Search Tree)* AVL 树* 红黑树

2. 图 (Graph)* **定义:** 图是一种非线性数据结构，它由顶点和边组成，边表示顶点之间的关系。 * **特点:*** 可以表示复杂的关系：例如社交网络、地图。 * **C++ 实现:**可以使用邻接矩阵或邻接表表示图。 * **应用场景:*** 路径规划。* 社交网络分析。

总结选择合适的数据结构对于程序的性能至关重要。线性数据结构适用于存储顺序数据，而非线性数据结构适用于表示复杂的关系。 C++ 提供了丰富的工具和库来实现各种数据结构，开发者可以根据实际需求选择合适的方案。