C语言基础学习：抽象数据类型（ADT）

ops/2024/11/23 7:13:55/

基础概念

抽象数据类型（ADT）是一种数据类型，它定义了一组数据以及可以在这组数据上执行的操作，但隐藏了数据的具体存储方式和实现细节。在C语言中，抽象数据类型（ADT）是一种非常重要的概念，它允许程序员定义和操作自定义的数据结构，而无需关心其底层实现细节。通过ADT可以创建出既安全又高效的数据管理方案，为复杂问题的解决提供有力支持。
使用ADT的优点：
封装性：隐藏数据表示和实现细节，只暴露操作接口，提高了代码的安全性和可维护性。
复用性：ADT可以作为独立的模块进行开发和测试，方便在不同项目中复用。
抽象性：通过ADT，我们可以更关注于数据操作的逻辑，而不是数据的具体存储方式。

ADT由以下两部分组成:
数据表示：定义数据的存储结构，通常使用结构体来封装数据成员。
操作接口：定义可以在数据上执行的操作，如创建、销毁、访问、修改等，这些操作通过函数来实现。

基于链表的ADT实现数据封装

这里使用基于链表的ADT实现数据封装来进行展示，数据封装是一种把数据和操作数据的函数捆绑在一起的机制，在C语言中，可以通过结构体和函数来实现数据封装，结构体用于存储数据，而函数则用于操作这些数据。
操作步骤如下：
1.定义链表节点的结构体：包含数据域和指针域。
2.定义链表ADT的操作函数：如初始化链表、在链表末尾添加元素、清空链表等。
3.实现这些操作函数：通过函数来操作链表，隐藏链表的具体实现细节。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>// 定义链表节点的结构体
typedef struct ListNode {int data;struct ListNode* next;
} ListNode;// 定义链表ADT的操作函数
typedef struct {ListNode* head;
} List;// 初始化链表
void initList(List* list) {list->head = NULL;
}// 在链表末尾添加一个元素
void appendToList(List* list, int value) {ListNode* newNode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));newNode->data = value;newNode->next = NULL;if (list->head == NULL) {list->head = newNode;} else {ListNode* current = list->head;while (current->next != NULL) {current = current->next;}current->next = newNode;}
}// 清空链表
void clearList(List* list) {ListNode* current = list->head;while (current != NULL) {ListNode* next = current->next;free(current);current = next;}list->head = NULL;
}// 打印链表
void printList(List* list) {ListNode* current = list->head;while (current != NULL) {printf("%d -> ", current->data);current = current->next;}printf("NULL\n");
}int main() {List myList;initList(&myList);appendToList(&myList, 1);appendToList(&myList, 2);appendToList(&myList, 3);printList(&myList);clearList(&myList);printList(&myList);return 0;
}

运行后在终端显示以下内容
在这里插入图片描述

接口实现

接口是ADT与用户之间的桥梁。它规定了用户可以如何访问和操作ADT中的数据，而不涉及数据的内部表示。在C语言中，接口通常通过头文件（.h文件）来定义，其中包含了数据类型的声明和函数原型的声明。实现接口意味着为ADT定义具体的操作。这些操作在C语言中通过函数来实现。函数的定义通常放在源文件（.c文件）中，并且这些函数会操作ADT的内部数据。
这里通过定义一个栈的ADT来实现数据封装，并通过接口来访问栈的操作。
步骤如下：
定义栈的ADT：在头文件中声明栈的结构体和函数原型。
实现栈的操作：在源文件中定义栈的操作函数。
使用栈的ADT：在主程序中通过接口来操作栈。

先定义一个栈操作的头文件

// stack.h
#ifndef STACK_H
#define STACK_H// 定义栈的ADT
typedef struct {int* data;int top;int capacity;
} Stack;// 栈的操作函数原型
void initStack(Stack* stack);
int isStackEmpty(Stack* stack);
void push(Stack* stack, int value);
int pop(Stack* stack);
int peek(Stack* stack);
void clearStack(Stack* stack);#endif

在编写一个用来实现栈操作的C语言文件

// stack.h
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "stack.h"// 栈的内部表示
struct Stack {int* data;int top;int capacity;
};// 初始化栈
void initStack(Stack* stack) {stack->data = (int*)malloc(100 * sizeof(int));stack->top = -1;stack->capacity = 100;
}// 检查栈是否为空
int isStackEmpty(Stack* stack) {return stack->top == -1;
}// 压栈
void push(Stack* stack, int value) {if (stack->top < stack->capacity - 1) {stack->data[++stack->top] = value;} else {// 如果栈满，输出提示printf("被填满了\n");}
}// 出栈
int pop(Stack* stack) {if (!isStackEmpty(stack)) {return stack->data[stack->top--];} else {// 栈空，处理栈下溢，返回特殊值表示错误return -1; // -1不是栈中的有效值}
}// 查看栈顶元素
int peek(Stack* stack) {if (!isStackEmpty(stack)) {return stack->data[stack->top];} else {return -1; }
}// 清空栈
void clearStack(Stack* stack) {free(stack->data);stack->top = -1;stack->capacity = 0;
}

最后编写出主文件

// main.c
#include <stdio.h>
#include "stack.h"int main() {Stack myStack;initStack(&myStack);push(&myStack, 10);push(&myStack, 20);push(&myStack, 30);printf("栈顶部的元素是： %d\n", peek(&myStack));while (!isStackEmpty(&myStack)) {printf("弹出的元素是： %d\n", pop(&myStack));}clearStack(&myStack);return 0;
}

代码运行后在终端输出以下内容：
在这里插入图片描述

队列ADT

队列是一种先进先出（FIFO）的线性表，它只允许在表的一端进行插入（队尾），在另一端进行删除（队头），任务按照它们被添加到队列中的顺序被调度执行。

队列ADT的操作步骤如下：
入队（EnQueue）：
将一个元素添加到队列的末尾（队尾）。
这是队列的核心操作之一，用于在队列中插入新元素。
出队（DeQueue）：
从队列的开头（队头）移除一个元素，并返回该元素的值。
出队操作遵循先进先出（FIFO）的原则，即最先入队的元素最先被移除。
判空（QueueEmpty）：
检查队列是否为空。
这是一个常用的辅助操作，用于确定队列中是否还有元素。
获取队头元素（GetHead 或 Front）：
返回队列开头元素的值，但不移除该元素。
这允许用户查看队列的当前状态，而不改变队列的内容。
队列长度（QueueLength）：
返回队列中元素的数量。
这个操作对于需要知道队列大小的情况非常有用。
清空队列（ClearQueue）：
移除队列中的所有元素，使队列变为空。
这在需要重置队列或释放内存时很有用。
销毁队列（DestroyQueue）：
释放队列所占用的所有资源，包括内存。
这是在队列不再需要时进行的清理操作。

以下代码运行后程序会提示用户输入队列元素的数量，然后输入具体的元素。接着程序会遍历队列、出队一个元素、获取队头元素、显示队列长度，并判断队列是否为空。最后销毁队列。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>typedef int QElemType;typedef struct QNode {QElemType data;struct QNode* next;
} QNode, *QueuePtr;typedef struct {QueuePtr front;QueuePtr rear;
} LinkQueue;// 初始化队列
bool InitQueue(LinkQueue* q) {if (!q) {printf("队列不存在!\n");return false;}q->front = q->rear = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));if (!q->front) {printf("内存分配失败!\n");return false;}q->front->next = NULL;return true;
}// 销毁队列
bool DestroyQueue(LinkQueue* queue) {if (!queue) {printf("队列不存在!\n");return false;}while (queue->front != NULL) {queue->rear = queue->front->next;free(queue->front);queue->front = queue->rear;}return true;
}// 清空队列
bool ClearQueue(LinkQueue* q) {if (!q) {printf("队列不存在!\n");return false;}QueuePtr p = q->front->next, tmp;while (p) {tmp = p->next;free(p);p = tmp;}q->front = q->rear;return true;
}// 判断队列是否为空
bool QueueEmpty(LinkQueue q) {if (!&q) {printf("空队列!\n");return false;}if (q.front == q.rear) {return true;}return false;
}// 插入元素e为q的新队尾元素
bool EnQueue(LinkQueue* q, QElemType e) {QueuePtr p = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));if (!p) {printf("内存分配失败!\n");return false;}p->data = e;p->next = NULL;q->rear->next = p;q->rear = p;return true;
}// 出队
bool DeQueue(LinkQueue* q, QElemType* e) {if (!q) {printf("队列不存在!\n");return false;}if (QueueEmpty(*q)) {printf("空队列!\n");return false;}QueuePtr p = q->front->next;*e = p->data;q->front->next = p->next;if (q->front == q->rear) {q->rear = q->front;}free(p);return true;
}// 获取队首元素
bool GetHead(LinkQueue q, QElemType* e) {if (!(&q)) {printf("队列不存在!\n");return false;}if (QueueEmpty(q)) {printf("空队列!\n");return false;}*e = q.front->next->data;return true;
}// 队列长度
int QueueLength(LinkQueue q) {if (!&q) {printf("队列不存在!\n");return 0;}int len = 0;QueuePtr p = q.front->next;while (p) {len++;p = p->next;}return len;
}// 遍历队列
void QueueTraverse(LinkQueue q) {if (!(&q)) {printf("队列不存在!\n");return;}if (QueueEmpty(q)) {printf("队列为空!\n");return;}QueuePtr p = q.front->next;while (p) {printf("%d ", p->data);p = p->next;}printf("\n");
}int main() {LinkQueue que;QElemType data;int n;if (!InitQueue(&que)) {return 1;}printf("输入队列元素数量:\n");scanf("%d", &n);printf("输入队列中元素:\n");while (n--) {scanf("%d", &data);EnQueue(&que, data);}printf("遍历队列:\n");QueueTraverse(que);if (DeQueue(&que, &data)) {printf("出队元素: %d\n", data);}if (GetHead(que, &data)) {printf("队头元素: %d\n", data);}printf("队列长度: %d\n", QueueLength(que));if (QueueEmpty(que)) {printf("队列为空!\n");} else {printf("队列不为空!\n");}DestroyQueue(&que);return 0;
}

代码运行后显示：
在这里插入图片描述


http://www.ppmy.cn/ops/136007.html

相关文章

第六届国际科技创新学术交流大会（IAECST 2024）暨第四届物流系统与交通运输国际学术会议（LSTT 2024）

第六届国际科技创新学术交流大会（IAECST 2024）暨第四届物流系统与交通运输国际学术会议（LSTT 2024）

重要信息 会议官网&#xff1a;www.lstt.org 大会时间&#xff1a;2024年12月6-8日 大会地点&#xff1a;中国-广州 大会简介 第六届国际科技创新学术交流大会暨第四届物流系统与交通运输国际学术会议&#xff08;LSTT 2024&#xff09;将于2024年12月6-8日在广州举办&…
阅读更多...
大语言模型---ReLU函数的计算过程及其函数介绍

大语言模型---ReLU函数的计算过程及其函数介绍

文章目录 1. 概要2. ReLU定义 1. 概要 **ReLU 作用&#xff1a;**主要用于为神经网络引入非线性能力&#xff0c;作用是将输入中的整数保留原值&#xff0c;负数置为 0。 从而在层与层之间引入非线性&#xff0c;使神经网络能够拟合复杂的非线性关系。 **ReLU使用场景&#xf…
阅读更多...
什么是事务？事务有哪些特性？

什么是事务？事务有哪些特性？

在数据库管理中&#xff0c;事务是一个核心概念&#xff0c;它确保了数据操作的完整性和一致性。本文将探讨事务的定义及其四大特性。 一、事务的定义 事务是数据库操作的最小工作单元&#xff0c;是作为单个逻辑工作单元执行的一系列操作。这些操作作为一个整体一起向系统提…
阅读更多...
AI技术在电商行业中的应用面临哪些挑战？

AI技术在电商行业中的应用面临哪些挑战？

AI技术在电商行业的应用尽管具有巨大潜力&#xff0c;但也面临以下主要挑战&#xff1a; 挑战 1. 数据质量与隐私问题 数据量与质量不均&#xff1a;电商平台需要大量高质量数据来训练AI模型&#xff0c;但数据可能不完整、不准确&#xff0c;或存在偏差&#xff0c;影响AI预…
阅读更多...
实验四：构建园区网（OSPF 动态路由）

实验四：构建园区网（OSPF 动态路由）

目录 一、实验简介 二、实验目的 三、实验需求 四、实验拓扑 五、实验步骤 1、在 eNSP 中部署网络 2、设计全网 IP 地址 3、配置二层交换机 4、配置路由交换机并测试通信 5、配置路由接口地址 6、配置 OSPF 动态路由&#xff0c;实现全网互通 一、实验简介 使用路由…
阅读更多...
机器学习基础06

机器学习基础06

目录 1.梯度下降 1.1梯度下降概念 1.2梯度下降公式 1.3学习率 1.4实现梯度下降 1.5API 1.5.1随机梯度下降SGD 1.5.2小批量梯度下降MBGD 1.6梯度下降优化 2.欠拟合过拟合 2.1欠拟合 2.2过拟合 2.3正则化 2.3.1L1正则项&#xff08;曼哈顿距离&#xff09; 2.3.2…
阅读更多...
蓝桥杯每日真题 - 第19天

蓝桥杯每日真题 - 第19天

题目&#xff1a;&#xff08;费用报销&#xff09; 题目描述&#xff08;13届 C&C B组F题&#xff09; 解题思路&#xff1a; 1. 问题抽象 本问题可以看作一个限制条件较多的优化问题&#xff0c;核心是如何在金额和时间约束下选择最优方案&#xff1a; 动态规划是理想…
阅读更多...
《Django 5 By Example》阅读笔记：p211-p236

《Django 5 By Example》阅读笔记：p211-p236

《Django 5 By Example》学习第7天&#xff0c;p211-p236总结&#xff0c;总计26页。 一、技术总结 1.messages(消息推送) django.contrib.messages。 2.OAuth 2 Django里使用的是social-app-django这个package进行认证操作。 3.开发环境使用HTTPS 使用django-extension…
阅读更多...
最新文章

Copyright @ 2022~2023