第7章 动态数据结构精选PPT.ppt
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1、第7章 动态数据结构1第1页,本讲稿共67页教学目标n动态数据结构的概念n动态申请和释放内存的方法n链表的建立n链表结点的插入和删除算法2第2页,本讲稿共67页7.1 从静态数据结构到动态数据结构7.2 动态内存分配7.3 链表7.4 本章小结3第3页,本讲稿共67页7.1 从静态数据结构到动态数据结构静态数据结构静态数据结构的特点是由系统分配固定大小的存储空间,的特点是由系统分配固定大小的存储空间,以后在程序运行的过程中,存储空间的位置和容量都不会以后在程序运行的过程中,存储空间的位置和容量都不会再改变再改变。如数组、简单类型。如数组、简单类型(int、float)等。等。实际生活中常常有这
2、样的问题,数据量的多少是动实际生活中常常有这样的问题,数据量的多少是动态变化的。如何解决?态变化的。如何解决?4第4页,本讲稿共67页动态数据结构动态数据结构不确定总的数据存储量,而是不确定总的数据存储量,而是为现有为现有的每一个数据元素定义一个确定的初始大小的空间,的每一个数据元素定义一个确定的初始大小的空间,若若干个数据元素分配若干个同样大小的空间;当数据量发生干个数据元素分配若干个同样大小的空间;当数据量发生变化时,数据存储空间的大小也发生变化。如果数据量增变化时,数据存储空间的大小也发生变化。如果数据量增加,就重新向系统申请新的空间;如果数据量减少,就将加,就重新向系统申请新的空间;如
3、果数据量减少,就将现有的多余空间归还给系统。现有的多余空间归还给系统。5第5页,本讲稿共67页7.2.动态内存分配vANSI C 中用于动态操作的标准函数vC+中用于动态操作的运算符new和delete(不要求)6第6页,本讲稿共67页vANSI C 中用于动态操作的标准函数ANSI C中提供了若干个动态内存操作标准函数,它中提供了若干个动态内存操作标准函数,它们的名称分别是们的名称分别是malloc、calloc、realloc、free等。等。这些函数可以使用在任何的这些函数可以使用在任何的C环境中,其原型定义在环境中,其原型定义在malloc.h文件中。文件中。7第7页,本讲稿共67页q
4、malloc函数函数原型原型:void*malloc(unsigned int size);功能功能:向系统申请一个确定大小:向系统申请一个确定大小(size 个字节个字节)的存的存储空间,返回值为一个指向储空间,返回值为一个指向void类型的分配域起始类型的分配域起始地址的指针值。如果此函数操作失败,返回值为地址的指针值。如果此函数操作失败,返回值为空。空。8第8页,本讲稿共67页使用格式使用格式:指针型变量指针型变量=(=(基类型基类型*)malloc()malloc(需要的存储空间的字节数需要的存储空间的字节数););例例7-17-1:为一个整数分配存储空间,需要的语句为:为一个整数分配
5、存储空间,需要的语句为:在文件的头部:在文件的头部:#include#include 在说明部分:在说明部分:int*p;int*p;在程序中:在程序中:p=p=(int*)(int*)mallocmalloc(sizeof(int);(sizeof(int);9第9页,本讲稿共67页【例7-1】测试malloc的程序:#include#include#include void main()int*p;p=(int*)malloc(sizeof(int);if(!p)exit(0);*p=10;printf(*p=%dn,*p);free(p);10第10页,本讲稿共67页qcalloc函数函
6、数原型原型:void*calloc(unsigned int n,unsigned int size);功能功能:向系统申请:向系统申请 n 个大小为个大小为size 个字节的连续存个字节的连续存储空间,返回值为一个指向储空间,返回值为一个指向void类型的分配域起始类型的分配域起始地址的指针值。如果此函数操作失败,返回值为空。地址的指针值。如果此函数操作失败,返回值为空。使用此函数可以为一维数组开辟一片连续的动态存储空使用此函数可以为一维数组开辟一片连续的动态存储空间。间。11第11页,本讲稿共67页使用格式使用格式:指针型变量指针型变量=(数组元素类型数组元素类型*)calloc(n,每一
7、个数组元素每一个数组元素的存储空间的字节数的存储空间的字节数);例例7-2:为一个有:为一个有10个整数的一维数组分配存储空间,需要个整数的一维数组分配存储空间,需要的语句为:的语句为:在文件的头部:在文件的头部:#include 在说明部分:在说明部分:int*p;在程序中:在程序中:p=(int*)calloc(10,sizeof(int);12第12页,本讲稿共67页【例7-2】使用calloc函数程序#include#include#include#define N 10void main()int*p;int x,i;p=(int*)calloc(N,sizeof(int);if(!
8、p)exit(0);for(i=0;iN;i+)scanf(%d,&x);*(p+i)=x;for(i=0;iN;i+)printf(%6d,*(p+i);free(p);scanf(%d,p+i);13第13页,本讲稿共67页qrealloc函数函数原型原型:void*realloc(void*p,unsigned int size);功能功能:向系统:向系统重新申请重新申请一个确定大小的存储空间,一个确定大小的存储空间,并并将将原存储空间原存储空间中的数据值传送到新的地址空间的低端,中的数据值传送到新的地址空间的低端,返回值为一个指向返回值为一个指向void类型的分配域起始地址的指类型的分
9、配域起始地址的指针值。如果此函数操作失败,返回值为空针值。如果此函数操作失败,返回值为空,原存储原存储空间的数据也将丢失。空间的数据也将丢失。14第14页,本讲稿共67页使用格式使用格式:指针型变量指针型变量=(基类型基类型*)realloc(原存储空间的首地址,原存储空间的首地址,新的存储空间的字节数新的存储空间的字节数);例例7-3:现有一个为:现有一个为10个整数分配的存储空间,其首地址为个整数分配的存储空间,其首地址为p;由于数据量的增加,原存储空间已满,需要扩大原空间为由于数据量的增加,原存储空间已满,需要扩大原空间为20个个整数的大小;需要的语句为:整数的大小;需要的语句为:在文件
10、的头部:在文件的头部:#include 在说明部分:在说明部分:int*p;在程序中:在程序中:p=(int*)realloc(p,sizeof(int)*20);15第15页,本讲稿共67页【例7-3】使用realloc函数程序#include#include#include void main()int*p1,*p2;p1=(int*)malloc(sizeof(int)*10);if(!p1)exit(0);p2=(int*)realloc(p1,sizeof(int)*20);if(!p2)exit(0);free(p2);16第16页,本讲稿共67页#include#include#
11、include void main()int*p;int i;p=(int*)malloc(sizeof(int)*3);/p=(int*)calloc(3,sizeof(int);if(!p)exit(0);for(i=0;i3;i+)scanf(%d,p+i);p=(int*)realloc(p,sizeof(int)*2);if(!p)exit(0);for(i=0;i2;i+)printf(%6d,*(p+i);free(p);补充程序17第17页,本讲稿共67页 realloc 函数函数主要用于当原分配空间已被占满,主要用于当原分配空间已被占满,而新的数据又要加入到该空间时的状况。而
12、新的数据又要加入到该空间时的状况。优点优点是可以自动地将原空间的内容全部传递到新空间是可以自动地将原空间的内容全部传递到新空间中,不必程序员再编语句来实现。中,不必程序员再编语句来实现。缺点缺点是一旦新空间申请失败,原空间的内容也将丢是一旦新空间申请失败,原空间的内容也将丢失。对这一点,使用时应加以注意。失。对这一点,使用时应加以注意。18第18页,本讲稿共67页qfree函数函数原型原型:void free(void *p);void free(void *p);功能功能:释放由:释放由p p所指的内存区,将一个存储空间归还给所指的内存区,将一个存储空间归还给系统。系统。使用格式使用格式:f
13、ree(free(指针型变量指针型变量););例例7-47-4:将一个已分配存储空间释放,需要的语句:将一个已分配存储空间释放,需要的语句:在文件的头部:在文件的头部:#include#include 在说明部分:在说明部分:int*p;int*p;在程序中:在程序中:freefree(p)(p)19第19页,本讲稿共67页【例7-4】使用free函数程序#include#include#include main()int*p;p=(int*)malloc(sizeof(int);if(!p)exit(0);free(p);20第20页,本讲稿共67页7.3 链表v链表的定义v链表的建立v链表
14、结点的插入v链表结点的删除v循环链表33第33页,本讲稿共67页v链表的定义链表的定义n链表是链表是表示表示具有线性关系具有线性关系的一组的一组数据元素数据元素的的动态结构动态结构。n每个数据元素占据一个独立申请的存储空间,这个存每个数据元素占据一个独立申请的存储空间,这个存储空间通常是储空间通常是一个结构体型变量,主要包括两部分,一个结构体型变量,主要包括两部分,一部分用来存放数据元素的值一部分用来存放数据元素的值称为称为值域值域,另一部,另一部分用来存放一个指向该结构体类型的指针变量值分用来存放一个指向该结构体类型的指针变量值称称为为指针域指针域。指针域的作用是存放逻辑上排在本结点后面指针
15、域的作用是存放逻辑上排在本结点后面的结点的存储空间的首地址。的结点的存储空间的首地址。35第35页,本讲稿共67页n数据元素结点的结构如图所示:数据元素结点的结构如图所示:n单向链表和单向循环链表单向链表和单向循环链表如下图所示:如下图所示:单向链表单向链表a1 an-1an值域指针域a1 an-1an单向循环链表单向循环链表36第36页,本讲稿共67页链表结点的链表结点的 C 语句定义语句定义n首先用结构体类型描述一个数据元素结首先用结构体类型描述一个数据元素结点,定义一个结点类型的语句格式:点,定义一个结点类型的语句格式:typedef struct LNode ElemType data
16、;struct LNode *next;LNode,*LinkList;37第37页,本讲稿共67页typedef struct Node ElemType data;struct Node *next;LNode,*LinkList;等价于等价于struct Node ElemType data;struct Node *next;typedef struct Node LNode;typedef struct Node*LinkList;38第38页,本讲稿共67页说明:说明:ntypedef 语句定义了一个结构体类型和链表类型语句定义了一个结构体类型和链表类型(结构体指针类型结构体指针类
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