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C++ 数据结构

C++ 数据结构

作者: 顽强的猫尾草 | 来源:发表于2018-04-19 14:55 被阅读13次

    基本数据类型

    1. 整型:int
      内存中的数据(64位机器):短整型 short int(2 字节)、长整型 long int(8 字节)、整型 int(与编译器有关,4 或 8 字节)

    2. 字符型:char
      ASCII 字符:7 位整型码形式存放在 8 位数中,共能表示 128 个代码(95 个可见字符和 33 个控制字符)。

    NULL:0  空格:32  十进制数 0~9:48~57  大写字母 A-Z:65~90  小写字母 a-z:97~122 
    

    大小写转换:大写 + 32 = 小写

    1. 实数型:float,double,long double
      内存中的数据(64位机器):float(24 字节)、double(8 字节)、long double(16 字节)

    2. 枚举型:enum
      整数表示法表示用户定义的数据集合。元素代表的大小可指定,未指定的按顺序增加(默认为首个 0)。枚举值是常量不是变量,不能在程序中再为枚举元素赋值。枚举型的取值范围只能是 2 的 n 幂次,如下例取值范围为 0 ~ 15:

    enum Month {Jan = 1, Feb, Mar, Apr, May, Jun, Jul, Aug = 10, Sep, Oct, Nov, Dec};
    Month Mon = Dec;    // Mon 的值是 14
    

    枚举型可以隐式的转换为 int 型,但 int 型不能隐式的转换为枚举型。

    1. 指针型
      代表指向某一内容地址的无符号数,也可用来得到存放于该地址的数据。指针所指地址内容存放的数据类型称基类型,在定义指针时使用。用途:开发动态数据结构如链表、树及图。
      指针运算:
      p+k 指针向右移 k 个数据元素的位置,p-k 指针向左移 k 个数据元素的位置;
      &p 返回指针 p 的地址, *p 返回地址中数据项的值;
      申请动态存储区:p = New T;
      释放该指针申请的内存:delete p。
      例如:
    char str[] = "ABCDEFG";
    char *PC = str;    // PC 指向字符串 str
    short X = 33;
    short *PX = &X;    // PX 指向短整型 x
    cout<< *PC <<endl;    // 输出‘A’
    PC += 4;              // 将 PC 右移 4 个字符
    cout<< *PC <<endl;    // 输出‘E’
    PC--;                 // 将 PC 左移一个字符
    cout<< *PC <<endl;    // 输出‘D’
    cout<< *PX+3 <<endl;  // 输出 36(33+3)
    
    1. 数组型:array[]
      C++ 中数组下标越界不会报错,但它可能会覆盖内存中该位置的其他变量,导致运行出错。

    2. 字符串:string
      串的比较操作使用 ASCII 码排序。
      串长度 strlen(char *s)、串拷贝 strcpy(char *s1, char *s2)、串连接 strcat(char *s1, char *s2)、串比较 strcmp(char *s1, char *s2)。
      字符串以 '\0' 结尾,例如 "A String" 以 9 个元素字符数组的形式存放在内存中,串长度为 8。

    3. 结构体:struct
      将多个不同类型的元素组合成一个单独对象的结构,使用 结构体变量.变量名 来取值或赋值。

    4. 文件
      外部设备以字符流形式存放信息,提供与内存交换数据的操作。输入流从外部设备文件流到内存中,输出流将信息从内存中输出到外部设备的文件中。

    数据类型 描述
    ofstream 该数据类型表示输出文件流,用于创建文件并向文件写入信息。
    ifstream 该数据类型表示输入文件流,用于从文件读取信息。
    fstream 该数据类型通常表示文件流,且同时具有 ofstream 和 ifstream 两种功能。
    模式标志 描述
    ios::app 追加模式。所有写入都追加到文件末尾。
    ios::ate 文件打开后定位到文件末尾。
    ios::in 打开文件用于读取。
    ios::out 打开文件用于写入。
    ios::trunc 如果该文件已经存在,其内容将在打开文件之前被截断,即把文件长度设为 0。

    例如:

    ofstream outfile;
    outfile.open("file.dat", ios::out | ios::trunc );    // 以写入模式打开文件,并希望截断文件,以防文件已存在
    

    模板类型

    模板是泛型编程的基础,泛型编程即以一种独立于任何特定类型的方式编写代码。
      函数模板允许使用多个类型参数,但在 template 定义部分的每个形参前必须有关键字 typename 或 class。
      在 template 语句与函数模板定义语句之间不允许有别的语句。
      模板函数定义的一般形式如下所示:

    // 函数模板——使用体现:调用函数时传递的参数类型
    template<class 数据类型参数标识符>
    /* 这里不能有别的语句 */
    <返回类型><函数名>(参数表)
    {
        // 函数体
    }
    
    // 结构体模板——使用体现:声明结构元素时 StackNode<类型> s
    template<class T>
    struct StackNode
    {
      struct T data;
      struct StackNode<T> *next;
    };
    
    // 类模板——使用体现:声明类对象时 Stack<类型> s
    template<class T>
    class Stack
    {
    public:
        T pop();
        bool push(T e);
    private:
        StackNode<T> *p;
    }
    
    template<class T>    // 类模板外的成员函数实现
    T Stack<T>::pop()
    {...}
    

    路径:从父结点移动到孩子和其他后代所经路线。
    层次:根层次 0,双亲层次 1,下一层结点层次 2,以此类推。(好像也有把根节点算第 1 层的,具体情况具体分析好了~ 下文都假设根节点是第 0 层)
    深度:从根到结点之间最长路径的长度。

    完全二叉树:根节点到倒数第二层的结点都是满的,而最后一层的所有叶子结点占据树的最左边位置。
    满二叉树:第 N 层包含 2 的 N 次方个结点的完全二叉树。
    二叉搜索树:对每个结点,其左子树中的数据值都小于结点本身的值,而右子树中的数据值都大于或等于结点值。

    平衡二叉树:一般是由平衡因子差值决定并通过旋转来实现。
    AVL 树:严格的平衡二叉树,树高差只有 1,只要插入或删除不满足上面的条件就要通过旋转来保持平衡。由于旋转是非常耗费时间的,我们可以推出 AVL 树适合用于插入删除次数比较少、但查找多的情况。应用: Windows 对进程地址空间的管理。
    红黑树:平衡二叉树,通过对任何一条从根到叶子的简单路径上各个节点的颜色进行约束,确保没有一条路径会比其他路径长 2 倍,因而是近似平衡的。所以相对于严格要求平衡的 AVL 树来说,它的旋转保持平衡的次数较少。搜索少、插入删除次数多的情况下就用红黑树来取代 AVL。应用:广泛用在 C++ 的 STL 中。此外还有 linux 进程调度 Completely Fair Scheduler 用红黑树管理进程控制块,epoll 在内核中用红黑树管理事件块,nginx 中用红黑树管理 timer 等。

    B树,B+树:多路查找树,它们特点是一样的,分支多层数少。应用:数据索引、数据库索引、磁盘文件组织。
    Trie 树:单词查找树,常用来操作字符串。不同字符串的相同前缀只保存一份。应用:搜索引擎前缀匹配、词频统计。

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