数据结构
时间复杂度(时间复杂度及空间复杂度)
摩尔定律(每18个月运行内存都会更新,空间复杂度不再特变关注)
- 用常数1取代运行时间中所有加法常数
- 在修改后的运行次数函数中,只保留最高阶项
- 如果最高阶项存在且不是1,则去除与这个项目相乘的常数。得到的结果就是大O阶
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x=0; for(i=1;i<=n;i++) for(j=1;j<=n-i;j++) x++;
i=1; while(i<=n) i=i*3;
void Func4(int N) { int count=0; for(int k=00;k<100;++k) { ++count; } printf("%d\n",count); }
const char * strchr(const char * str ,int character)
while(*str) { if(*str==character) return str; else ++str; }
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| void BubbleSort(int* a,int n) { assert(a); for(size_t end=n;end>0;--end) { int exchange=0; for(size_t i=1;i<end;++i) { if(a[i-1]>a[i]) { Swap(&a[i-1],&a[i]); exchange=1; } if(exchange==0) break; } } }
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| int BnarySearch(int* a,int n,int x) { assert(a); int begin=0; int end=n; while(begin<end) { int mid=begin+((end-begin)>>1); if(a[mid]<x) begin=mid+1; else if(a[mid]>x) end=mid; else return mid; } return -1; }
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| long long Fib(size_t N) { if(N<3) return 1; return Fib(N-1)+Fib(N-2); }
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消失的数字
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int missingNumber(int* nums,intt numsSize) { int x=0; for(int i=0;i<=numsSize;++i) { x^=i; } for(int i=0;i<numsSize;++i) { x^=num[i]; } return x; }
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int[]arr={1,2,3,4,5,6,7,6,5,4,3,2,1}; int x=0; for(int i=0;i<arr.length;i++) { x=x^arr[i]; }
int []arr={1,2,3,4,5,6,7,3};
int x=0; for(int i=0;i<arr.length;i++) { x=x^arr[i]; } for(int i=1;i<=7;i++) { x=x^i; } return x;
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旋转数组
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void Reverse(int* nums,int left,int right) { while(left<right) { int temp=num[left]; num[left]=num[right]; num[right]=temp; ++left; --right; } } void rotate(int* num,int numsSize,int k) { if(k>=numsSize) k%=numsSize; Reverse(nums,0,numsSize-k-1); Reverse(num,numsSize-k,numsSize-1); Reverse(nums,0,numsSize-1); }
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顺序表
本质就是数组,但是存储的数据不能跳跃要连续
缺陷:
1.空间不够了需要增容,需要付出代价
2.为避免频繁扩容,我们基本都是扩2倍,空间浪费
3.顺序表要求数据从开始位置连续存储,那么我们在头部或者中间位置插入删除数据就需要挪动数据
realloc扩容有两种方式
- 原地扩容,后面如果有足够大的内存空间,返回原空间地址,代价小
- 异地扩容
,如果后面没有足够大的内存空间,会找一块足够大的空间,将原空间内容拷贝过来并释放原空间,返回的是新空间地址,代价大
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| #prama once #define N 100 typedef SLDataTpye;
typedef struct SeqList { SLDataType* a; int size; int capasity; }SL;
void SeqListInit(SL* ps); void SeqListPushBack(SL* ps,SLDataType x); void SeqListPopBack(SL* ps); void SeqListPushFront(SL* ps,SLDataType x); void SeqListCheckCapacity(SL* ps); void SeqListPopFront(SL* ps);
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void SeqListInit(SL* ps) { ps.a=NULL; ps.size=ps.capacity=0; }
void SeqListCheckCapacity(SL* ps); { if(ps->size==ps->capasity) { int capasity=ps->capasity==0? 4:ps->capasity; SLDataType* tmp=(SLDataType*)realloc(ps->a,newcapacity*sizeof(SLDataType)); if(tmp==NULL) { printf("realloc fail\n") exit(-1); } ps->a=tmp; ps->capacity=newcapacity; } }
void SeqListPushBack(SL* ps,SLDataType x) { SeqListCheckCapacity(ps); ps->a[ps->size]=x; ps->size++; }
void SeqListPushBack(SL* ps,SLDataType x); void SeqListPopBack(SL* ps); void SeqListPushFront(SL* ps,SLDataType x); void SeqListPopFront(SL* ps);
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| #include "SeqList.h" void SeqListInit() { SL s1; SeqListInit(s1); } int main() { TestSeqList2(); return 0; }
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| #include "SeqList.h" void TestSeqList1() { SL s1; SeqListInit(&s1); SeqListPushBack(&s1,1); SeqListPushBack(&s1,2); SeqListPushBack(&s1,3); SeqListPushBack(&s1,4); SeqListPrint(&s1); }
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| void SeqListPushFront(SL* ps,SLDataType x) { SeqListCheckCapacity(ps); int end=ps->size-1; while(endl>=0) { ps->a[end+1]=ps->a[end]; --end; } ps->a[0]=x; ps->size++; }
void TestSeqList2() { SL s1; SeqListInit(&s1); SeqListPushBack(&s1,1); SeqListPushBack(&s1,2); SeqListPushBack(&s1,3); SeqListPushBack(&s1,4); SeqListPrint(&s1); SeqListPushFront(&s1,10); SeqListPushFront(&s1,20); SeqListPushFront(&s1,30); SeqListPrint(&s1); SeqListPopFont(&s1); }
void SeqListPopFont(SL*) { assert(ps->size>0); int begin=1; while(begin<size) { ps->a[begin-1]=ps->a[begin]; ++begin; } }
int SeqListFind(SL* ps,SLDataType x) { for(int i=0;i<ps->size;i++) { if(ps->a[i]==x) { return i; } } return -1; }
void SeqListInsert(SL* ps,int pos,SLDataType x); {
assert(pos>=0&&pos<=ps->size) SeqListCheckCapacity(ps); int end=ps->size-1; while(end>=pos) { ps->a[end+1]=ps->a[end]; end--; } ps->a[pos]=x; ps->size++; }
void SeqListEarse(SL* ps,int pos); { assert(pos>=0 && pos<ps->size); int begin=pos+1; while(begin<ps->size) { ps->a[begin-1]=ps->a[begin]; ++begin; } ps->size--; }
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链表
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| void SListPrint(SLTNode* phead) { SLTNode* cur=phead; while(cur!=NULL) { printf("%d->",cur->data); cur=cur->next; } }
void SListPushBack(SLTNode** pphead,SLTDateType x) { SLTNode* newnode=(SLTNode*)malloc(sizeof(SLNode)); newnode->data=x; newnode->next=NULL; if(*pphead==NULL) { *pphead=newnode; } else { SLTNode* tail=*pphead; while(tail->next!=NULL) { tail=tail->next; } tail->next=newnode; } }
void SListPushFront(SLTNode** pphead,SLTDateType x) { SLTNode* newnode=BuyListNode(x);
newnode->next=*pphead; *pphead=newnode; }
void SListPopBack(SLTNode**pphead) { if(*pphead==NULL) { return; } if((*pphead)->next==NULL) { free(*pphead); *pphead=NULL; } else { SLTNode* prev=NULL; SLTNode* tail=*pphead; while(tail->next!=NULL) { prev=tail; tail=tail->next; } free(tail); tail=NULL; prev->next=NULL; } }
void SListPopFront(SLTNode** pphead) { if(*pphead==NULL) return; SLTNode* next=(*pphead)->next; free(*pphead); *pphezd=next; }
SLTNode* SListFind(SLTNode* phead,SLTDateType x) { SLTNode* cur=phead; while(cur) { if(cur->data==x) { return cur; } else { cur=cur->next; } } return NULL; }
SLTNode* SListInsert(SLTNode* phead,STNode* pos,SLTDateType x) { SLTNode* newnode=BuyListNode(x); newnode->next=pos->next; pos->next=newnode; }
void SListEraes(SLTNode** pphead,SLTNode* pos) { if(*pphead==pos) { *pphead=pos->next; free(pos); } else { SListNode* prev=*pphead; while(prev->next!=pos) { prev=prev->next; } prev->next=pos->next; free(pos) } }
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prev图如上
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| #pragma once #include<stdio.h> #include<stdlib.h> typedef int SLDataType typedef struct SListNode { SLDataType data; struct SListNode* next; }SLTNode;
void SListPrint(SLTNode* phead); void SListPushBack(SLTNode** pphead,SLTDateType x);
void SListPushFront(SLTNode** pphead,SLTDateType x);
SLTNode* SListFind(SLTNode* phead,SLTDataType x);
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| #include"SList.h" void TestSList1() { SListNode* plist=NULL; SListPushBack(&plist,1); SListPushBack(&plist,2); SListPushBack(&plist,3); SListPushBack(&plist,4); SListPrint(plist); SListPushFront(&plist,1); SListPushFront(&plist,2); SListPushFront(&plist,3); SListPushFront(&plist,4); }
void TestSList2() { SListPushFront(&plist,1); SListPushFront(&plist,2); SListPushFront(&plist,3); SListPushFront(&plist,4); SListPopBack(&plist); SListPrint(plist); }
void TestSList3() { SListPushFront(&plist,1); SListPushFront(&plist,2); SListPushFront(&plist,3); SListPushFront(&plist,2); SListPushFront(&plist,4); SListPushFront(&plist,2); SLTNode* pos=SListFind(plist,2); int i=1; while(pos) { printf("第%d个pos节点:%p->%d\n",i++,pos,pos->data); pos=SListFind(pos->next,2) } pos=SListFind(plist,3) if(pos) { pos->data=30; } SListPrint(plist); }
int main() { return 0; TestSList1(); TestSList2(); }
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二级指针(通过指针去改变指向空间的内容传一级指针,改变指针的指向传二级指针)
![](https://cdn.jsdelivr.net/gh/pipi1002/markdown_pic@main/202311091922752.png)
![](https://cdn.jsdelivr.net/gh/pipi1002/markdown_pic@main/202311091922211.png)
哨兵位的头节点不需要存储有效数据
head=tail=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
但是不能直接返回head哨兵位头节点
带头的循环链表
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| void ListPushBack(LTNode* phead,LTDataType x) { assert(phead); LTNode* tail=phead->prev; LTNode* newnode=(LTNode*)malloc(sizeof(LTNode)); newnode->data=x; tail->next=newnode; newnode->prev=tail; newnode->next=phead; phead->prev=newnode }
void ListpopBack(LTNode* phead) { assert(phead); assert(phead->next!=phead); LTNode* tail=phead->prev; LTNode* tail->prev; free(phead->prev); tailPrev->next=phead; phead->prev=tailPrev; }
void ListPushFront(LTNode* phead,LTDateType x) { assert(phead); LTNode* newnode=BuyistNode(x); LTNode* next=phead->next; phead->next=newnode; newnode->prev=phead; newnode->next=next; next->prev=newnode; }
void ListPopFront() { assert(phead); assert(phead->next!=phead); LTNode* next=phead->next; LTNode* nextNext=next->next; phead->next=nextNext; nextNext->prev=phead; free(next); }
LTNode* ListFind(LTNode* phead,LTDateType x) { assert(phead); LTNode* cur=phead->next; while(cur!=phead) { if(cur->data==x) { return cur; } cur=cur->next; } return NULL; }
void ListInsert(LTNode* pos,LTDateType x) { assert(pos); LTNode* posPrev=pos->prev; LTNode* newnode=BuyListNode(x); posPrev->next=newnode; newnode->prev=posPrev; newnode->next=pos; pos->prev=newnode; }
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在pos位置插入
![](https://cdn.jsdelivr.net/gh/pipi1002/markdown_pic@main/202311091922361.png)
下图相当于头插尾插
![](https://cdn.jsdelivr.net/gh/pipi1002/markdown_pic@main/202311091922639.png)
相比于顺序表链表cup命中率不高,有可能造成缓存污染(连续的物理空间造成的)
访问存储数据的内存位置,先看这个地址在不在缓存中,在就直接访问,不在就先加载到缓存再访问(加载到缓存不只加载着一个数据位置,而是预加载就近原则的一片数据内存位置)
![](https://cdn.jsdelivr.net/gh/pipi1002/markdown_pic@main/202311091922876.png)
栈
进行数据的插入和删除操作的一端称为栈顶,另一端为栈底
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| typedef int STDateType; typedef struct Stack { STDataType* a; int top; int capacity; }ST;
void StackInit(ST* ps); void StackDestory(ST* ps); void StackPush(ST* ps,STDataType x); void StackPop(ST* ps); STDataType StackTop(ST* ps); int StackSize(ST* ps); bool SackEmpty(ST* ps);
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void StackInit(ST* ps) { assert(ps); ps->a=NULL; ps->top=0; ps->capacity=0; }
void StackPush(ST* ps,STDataType x) { if(ps->pop==ps->capacity) { int newCapacity=ps->capacity==0?4:ps->capacity*2; STDataType* tmp=realloc(ps->a,sizeof(STDataType)*newCapacity); if(tmp==NULL) { printf("realloc fail\n"); exit(-1); } ps->a=tmp; ps->capacity=newCapacity; } assert(ps); ps->a[ps->top]=x; }
void StackDestory(ST* ps) { assert(ps); free(ps->a); ps->a=NULL; ps->capacity=0; }
void StackPop(ST* ps) { assert(ps); assert(ps->top>0); ps->top--; }
STDataType StackTop(ST* ps) { assert(ps); assert(!StackEmpty(ps)); return ps->a[ps->top-1]; }
bool StackEmpty(ST* ps) { assert(ps); if(ps->top==0) { return true; } else { return false; } }
int StackSize(ST* ps) { assert(ps); return ps-> }
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| void TextStack() { ST st; StackInit(&st); StackPush(&st,1); StackPush(&st,2); StackPush(&st,3); StackPush(&st,4); while(!StackEmpty(&st)) { printf("%d",StackTop(&st)); StackPop(&st); } }
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队列
只允许再一端进行插入操作,在另一端就进行删除数据的操作(先进先出)。进行插入操作的一端称为队尾,进行删除一端的操作称为队头。
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| typedef int QDataType; typedef struct QueueNode //队列用的是链表结构,这个结构体代表一个新节点 { struct QueueNode* next; QDataType data; }QueueNode;
typedef struct Queue { QueueNode* head; QueueNode* tail; }Queue;
void QueueInit(Queue* pq); void QueueDestory(Queue* pq); void QueuePush(Queue* pq,QDataType x); void QueuePop(Queue* pq); QDataType QueuFront(Queue* pq); QDataType QueuBack(Queue* pq); int QueueSize(Queue* pq); bool QueueEmpty(Queue* pq);
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void QueueInit(Queue* pq) { arrert(pq); qp->head=NULL; pq->tail=NULL; }
void QueueDestory(Queue* pq) { assert(pq); QueueNode* cur=pq->head; while(cur!=NULL) { QueueNode* next=pq->next; free(cur); } }
void QueuePush(Queue* pq,QDataType x) { assert(pq); QueueNode* newnode=(QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode)); newnode->data=x; newnode->next=NULL; if(pq->head==NULL) { pq->head=pq->tail=newnode; } else { pq->tail->next=newnode; pq->tail=newnode; } }
void QueuePop(Queue* pq) { assert(pq); assert(QueueEmpty(pq)); QueueNode* next=pq->head->next; free(pq->head); pq->head=next; if(pq->head==NULL) { pq->tail=NULL; } }
bool QueueEmpty(Queue* pq) { assert(pq); return pq->head==NULL; }
int QueueSize(Queue* pq) { assert(pq); int n=0; QueueNode* cur=pq->head; while(cur) { ++n; cur=cur->next; } return n; }
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| void TextQueue1() { Queue q; QueueInit(&q); QueuePush(&q,1); QueuePush(&q,2); QueuePush(&q,3); QueuePush(&q,4); while(!=QueueEmpty(&q)) { QDataType front=QueueFront(&q); printf("%d",front); QueuePop(&q); } }
int main() { void TextQueue1(); return 0; }
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串数组和广义表
子串:一个串中任意个连续字符组成的子序列称为子串
子串:子串第一个字符在主串中的位置
串相等:当且仅当两个串的长度相等并且各个对应位置上的字符都相同时,这两个串才是相等的
所有的空串都是相等的