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數據結構是在計算機中組織和存儲數據的基本方式。它們對于高效地管理和使用數據至關重要，并且在 C 編程中廣泛使用。本文將探討數據結構在 C 編程中的應用，并揭示其如何賦能于代碼。

數據結構在 C 中的表示

在 C 中，數據結構是使用數組、結構和聯合等數據類型表示的。讓我們分別探討這些類型：

• 數組：數組是同類型元素的連續集合，使用下標訪問。例如， int my_array[10]; 創建一個包含 10 個整數元素的數組。
• 結構：結構是將不同類型數據組合為單個單元的復合數據類型。例如， struct my_struct { int age; char name[20]; }; 創建一個包含年齡和名稱的結構體。
• 聯合：聯合與結構類似，但使用相同的內存位置存儲不同類型的數據。例如， union my_union { int age; char name[20]; }; 創建一個聯合，其中 age 或 name 可以同時存在。

數據結構的應用

數據結構在 C 編程中可用于解決廣泛的問題。以下是一些常見的應用：

• 隊列和棧：隊列和棧是用于管理數據順序的線性數據結構。隊列遵循先入先出 (FIFO) 原則，而棧遵循后入先出 (LIFO) 原則。

• 鏈表：鏈表是動態分配的數據結構，其元素作為節點鏈接在一起。鏈表提供了高效的插入和刪除操作。
• 樹：樹是一種層次結構的數據結構，其中元素以節點的方式組織，每個節點最多有一個父節點和多個子節點。樹用于表示層級關系和快速搜索。
• 哈希表：哈希表是一種基于鍵值對的數據結構，其中鍵映射到值。哈希表提供高效的搜索和查找操作。

代碼示例

下面是一些 C 代碼示例，展示了如何使用數據結構：

隊列

include include struct QueueNode {int data;struct QueueNode next;};struct Queue {struct QueueNode front, rear;};struct Queue createQueue() {struct Queue q = malloc(sizeof(struct Queue));q->front = q->rear = NULL;return q;}void enqueue(struct Queue q, int item) {struct QueueNode newNode = malloc(sizeof(struct QueueNode));newNode->data = item;newNode->next = NULL;if (q->rear == NULL)q->front = q->rear = newNode;elseq->rear->next = newNode;q->rear = newNode;}int dequeue(struct Queue q) {int item;if (q->front == NULL) {printf("Queue is empty.\n");return -1;}item = q->front->data;q->front = q->front->next;if (q->front == NULL)q->rear = NULL;return item;}int main() {struct Queue q = createQueue();enqueue(q, 10);enqueue(q, 20);enqueue(q, 30);printf("Dequeued item: %d\n", dequeue(q));printf("Dequeued item: %d\n", dequeue(q));printf("Dequeued item: %d\n", dequeue(q));return 0;}

鏈表

include include struct Node {int data;struct Node next;};struct Node createNode(int item) {struct Node newNode = malloc(sizeof(struct Node));newNode->data = item;newNode->next = NULL;return newNode;}void insertAtBeginning(struct Node Head, int item) {struct Node newNode = createNode(item);newNode->next = head;head = newNode;}void insertAtEnd(struct Node head, int item) {struct Node newNode = createNode(item);if (head == NULL)head = newNode;else {struct Node temp = head;while (temp->next != NULL)temp = temp->next;temp->next = newNode;}}void deleteNode(struct Node head, int item) {if (head == NULL)return;struct Node temp = head, prev;if (temp->data == item) {head = temp->next;free(temp);return;}while (temp != NULL && temp->data != item) {prev = temp;temp = temp->next;}if (temp == NULL)return;prev->next = temp->next;free(temp);}void printList(struct Node head) {printf("Linked list: ");while (head != NULL) {printf("%d ", head->data);head = head->next;}printf("\n");}int main() {struct Node head = NULL;insertAtBeginning(&head, 10);insertAtEnd(&head, 20);insertAtEnd(&head, 30);printList(head);deleteNode(&head, 20);printList(head);return 0;}

樹

include include struct TreeNode {int data;struct TreeNode left, right;};struct TreeNode createTreeNode(int item) {struct TreeNode newNode = malloc(sizeof(struct TreeNode));newNode->data = item;newNode->left = newNode->right = NULL;return newNode;}void insertNode(struct TreeNode root, int item) {if (root == NULL)root = createTreeNode(item);else {struct TreeNode temp = root;while (1) {if (item < temp->data) {if (temp->left == NULL) {temp->left = createTreeNode(item);break;}elsetemp = temp->left; }else {if (temp->right == NULL) {temp->right = createTreeNode(item);break;}elsetemp = temp->right;}}}}void inorderTraversal(struct TreeNode root) {if (root != NULL) {inorderTraversal(root->left);printf("%d ", root->data);inorderTraversal(root->right);}}int main() {struct TreeNode root = NULL;insertNode(&root, 10);insertNode(&root, 5);insertNode(&root, 15);insertNode(&root, 3);

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