C语言用指针支持数据结构

以下是关于“C语言用指针支持数据结构”的完整使用攻略。

什么是数据结构

数据结构是计算机存储、组织数据的方式。数据在计算机内部的存储形式可以是内存、硬盘等，而数据结构则指的是数据在计算机中的逻辑关系和布局。一些常用的数据结构包括数组、链表、栈、队列、二叉树等。在程序设计中，我们常常需要运用数据结构这些工具和算法来处理数据。

C语言指针与数据结构

C语言中的指针是一种变量类型，它存储的是一个内存地址，这个地址指向的是程序中某个数据的位置。因此，我们可以通过使用指针来实现对数据的操作，包括赋值、引用、修改等。这为我们在C语言中实现各种数据结构提供了便利。

结构体

C语言中的结构体是一种特殊的数据类型，它由多个变量组成，每个变量可以是不同的数据类型。结构体的定义如下：

struct student{
    char name[20];
    int age;
    float score;
};

这表示我们定义了一个结构体类型student，它有三个成员变量分别是name、age和score。其中name是一个长度为20的字符串，age是一个整数，score是一个浮点数。一个结构体类型的定义只是一个模板，我们通常需要定义一些具体的结构体变量来使用它。

使用指针管理结构体

结构体在C语言中是值类型，这意味着在传递结构体参数时会进行一次值拷贝，这对于大型结构体将会带来额外的性能开销。而如果我们使用指针来管理结构体，我们可以避免这个性能问题。

对于一个结构体类型，我们可以定义一个指向它的指针类型。例如，对于上述的结构体类型student，我们可以定义一个指向它的指针类型struct student *。这个指针类型可以用来声明结构体变量，并在程序中通过指针去访问结构体成员。

使用指针实现链表

链表是一种数据结构，它由一系列节点组成。每个节点包含数据和一个指向下一个节点的指针。链表数据结构在处理数据的过程中具有很高的效率，是一个非常常用的数据结构。下面是一个链表的节点类型定义：

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

其中，data成员是一个整数，表示节点保存的数据。next成员是一个指向下一个节点的指针，在链表的尾部节点处，这个指针的值为NULL。

下面是一个简单的链表的创建和遍历程序：

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

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

Node *createList(int n);
void traverseList(Node *head);

int main()
{
    int n;
    printf("Enter the number of nodes: ");
    scanf("%d", &n);

    Node *head = createList(n);
    printf("\nData entered in the list: \n");
    traverseList(head);

    return 0;
}

Node *createList(int n)
{
    Node *head = NULL;
    Node *temp = NULL;
    Node *p = NULL;
    int data, i;

    for(i=0; i<n; i++){
        printf("Enter data of %d node: ", i+1);
        scanf("%d", &data);

        temp = (Node*)malloc(sizeof(Node));
        temp->data = data;
        temp->next = NULL;

        if(head == NULL){
            head = temp;
        }
        else{
            p = head;
            while(p->next != NULL){
                p = p->next;
            }
            p->next = temp;
        }
    }

    return head;
}

void traverseList(Node *head)
{
    Node *p;

    if(head == NULL){
        printf("List is empty.\n");
        return;
    }

    p = head;
    while(p != NULL){
        printf("%d ", p->data);
        p = p->next;
    }
}

在createList函数中，我们使用了指针和动态内存分配的技术来创建链表。在traverseList函数中，我们使用指针对链表进行遍历并输出其中的数据。

使用指针实现树

树是另一种常见的数据结构，它也可以使用指针来实现。在树中，每个节点都可以有一个或多个子节点。下面是一个二叉树的节点类型定义：

typedef struct treeNode{
    int data;
    struct treeNode *left;
    struct treeNode *right;
}TreeNode;

其中，data成员是一个整数，表示树节点保存的数据。left和right分别是指向左子树和右子树的指针。一棵二叉树由根节点开始，向下递归产生的节点组成。

下面是一个简单的树的创建和遍历程序：

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

typedef struct treeNode{
    int data;
    struct treeNode *left;
    struct treeNode *right;
}TreeNode;

TreeNode *createTree();
void preOrderTraversal(TreeNode *root);
void inOrderTraversal(TreeNode *root);
void postOrderTraversal(TreeNode *root);

int main()
{
    TreeNode *root = NULL;
    root = createTree();

    printf("\nPreorder traversal: ");
    preOrderTraversal(root);

    printf("\nInorder traversal: ");
    inOrderTraversal(root);

    printf("\nPostorder traversal: ");
    postOrderTraversal(root);

    return 0;
}

TreeNode *createTree()
{
    TreeNode *root = NULL;
    int data;

    printf("Enter data for root(0 for NULL): ");
    scanf("%d", &data);

    if(data == 0){
        return NULL;
    }
    else{
        root = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode));
        root->data = data;
        printf("Enter left subtree of %d:\n", data);
        root->left = createTree();
        printf("Enter right subtree of %d:\n", data);
        root->right = createTree();
        return root;
    }
}

void preOrderTraversal(TreeNode *root)
{
    if(root == NULL){
        return;
    }
    printf("%d ", root->data);
    preOrderTraversal(root->left);
    preOrderTraversal(root->right);
}

void inOrderTraversal(TreeNode *root)
{
    if(root == NULL){
        return;
    }
    inOrderTraversal(root->left);
    printf("%d ", root->data);
    inOrderTraversal(root->right);
}

void postOrderTraversal(TreeNode *root)
{
    if(root == NULL){
        return;
    }
    postOrderTraversal(root->left);
    postOrderTraversal(root->right);
    printf("%d ", root->data);
}

在createTree函数中，我们使用了指针和递归的技术来创建树。在preOrderTraversal、inOrderTraversal和postOrderTraversal函数中，我们使用递归的方法遍历树并输出其中的数据。

以上是关于“C语言用指针支持数据结构”的完整使用攻略。