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C++|理解指針的關(guān)鍵在于理解指針的賦值、移動(dòng)及其相關(guān)的表達(dá)式

 thchen0103 2019-12-14

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到內(nèi)存對(duì)于強(qiáng)類型的C++來說,有四個(gè)屬性:

地址、類型、尺寸、值;

普通變量名稱顯式表示的是其值,可通過取值運(yùn)算符“&”取得其地址;

如果一個(gè)變量的值保存的是某一塊內(nèi)存的首地址,這樣的變量稱為指針變量,其顯式表示的是地址,可通過解引用運(yùn)算符“*”來引用其值。

如果一個(gè)變量聲明時(shí)類似指針變量、使用時(shí)類似普通變量,這樣的變量在C++中稱為引用,是一個(gè)由編譯器實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)解引用的指針常量。

理解指針的關(guān)鍵在于各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中對(duì)于指針移動(dòng)的理解。指針的移動(dòng)的實(shí)質(zhì)就是通過一個(gè)合法的指針變量的算術(shù)運(yùn)算,來更新地址的值,這樣指針變量有了新的值,也就是相當(dāng)于指針發(fā)生了移動(dòng)。當(dāng)指針變量做左值時(shí),賦值符號(hào)可以理解為指針的指向或移動(dòng):

p = head; // p指向(移動(dòng)到)head

p = p->next; // p指向(移動(dòng)到)p指向的下一個(gè)元素

1 順序表

對(duì)于數(shù)組,數(shù)組名指向內(nèi)存塊的首地址,下標(biāo)相當(dāng)于是首地址的偏移量,所以下標(biāo)的++、--運(yùn)算其與整數(shù)的算術(shù)運(yùn)算可以理解為地址的移動(dòng):

	int arr[] = { 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21 };
int size = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
for(int i=size-1; i>=0; i--)
cout<<arr[i]<<" ";
int* p = arr;
for(int j=0; j<size; j++)
cout<<*(p+j)<<" ";

2 鏈表

鏈表是通過節(jié)點(diǎn)的指針域來實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系:

pRead=pRead->next;表示指針pRead指向其指向的下一個(gè)元素:

void Showlist(node *head)
{
node *pRead=head; //訪問指針一開始指向表頭
cout<<"鏈表中的數(shù)據(jù)為:" <<endl;
while (pRead!=NULL) //當(dāng)訪問指針存在時(shí)(即沒有達(dá)到表尾之后)
{
cout<<pRead->data; //輸出當(dāng)前訪問結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)
pRead=pRead->next; //訪問指針向后移動(dòng)(指針偏移)
}
cout<<endl;
}
C++|理解指針的關(guān)鍵在于理解指針的賦值、移動(dòng)及其相關(guān)的表達(dá)式

3 二叉樹(如果用數(shù)組模擬)

堆是一棵完全二叉樹,可以用數(shù)組模擬,樹的上、下兩層的下標(biāo)有*2或/2的關(guān)系

#include <iostream>
using namespace std;
const int MAX = 55;
typedef struct Heap
{
int sizeHeap;
int* heapData;
}HEAP,*LPHEAP;
LPHEAP createHeap()
{
LPHEAP heap=(LPHEAP)malloc(sizeof(HEAP));
heap->sizeHeap=0;
heap->heapData=(int*)malloc(sizeof(int)*MAX);
return heap;
}
int size(LPHEAP heap)
{
return heap->sizeHeap;
}
int empty(LPHEAP heap)
{
return heap->sizeHeap==0;
}
void moveToCorrectPos(LPHEAP heap, int curPos)//向上滲透,curPos一般取最后一個(gè)元素的下標(biāo)
{
while(curPos>1)
{
int Max=heap->heapData[curPos];
int parentIndex=curPos/2;
if(Max>heap->heapData[parentIndex])
{
heap->heapData[curPos]=heap->heapData[parentIndex];
heap->heapData[parentIndex]=Max;
curPos=parentIndex;//向上移動(dòng)
}
else
{
//break;
}
}
}
void insertHeap(LPHEAP heap, int data) //放到當(dāng)前堆的最后面并按條件往上移
{
++heap->sizeHeap;
heap->heapData[heap->sizeHeap]=data;
moveToCorrectPos(heap,heap->sizeHeap);
}
int popHeap(LPHEAP heap)
{
int Max=heap->heapData[1];
int curPos=1;
int childIndex=curPos*2;
while(childIndex<=heap->sizeHeap)
{
int temp = heap->heapData[childIndex];
if(childIndex+1<=heap->sizeHeap && temp<heap->heapData[childIndex+1])
{
temp=heap->heapData[++childIndex];
}
heap->heapData[curPos]=temp;
curPos=childIndex;//下移一層
childIndex*=2;
}
heap->heapData[curPos]=heap->heapData[heap->sizeHeap];
--heap->sizeHeap;
return Max;
}
void main()
{
LPHEAP heap=createHeap();
for(int i=1;i<11;++i)
{
insertHeap(heap,i);
}
for(i=1;i<11;++i)
{
printf("%d\t",heap->heapData[i]);
}
printf("\n");
while(!empty(heap))
{
printf("%d\t",popHeap(heap));
}
system("pause");
}
/*
10 9 6 7 8 2 5 1 4 3
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
*/

4 二叉樹(如果用鏈表實(shí)現(xiàn))

用鏈表實(shí)現(xiàn)的二叉樹,其節(jié)點(diǎn)的下移可以用諸如p = p->left;的表達(dá)式實(shí)現(xiàn):

#include "stdio.h"
#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
typedef struct BiTNode{
char data; /*結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)域*/
struct BiTNode *lchild , *rchild; /*指向左孩子和右孩子*/
} BiTNode , *BiTree;
void CreatBiTree(BiTree *T){ /*按先序遍歷的思想創(chuàng)建一棵二叉樹*/
char c;
scanf("%c",&c);
if(c == ' ') *T = NULL;
else{
*T = (BiTNode * )malloc(sizeof(BiTNode)); /*創(chuàng)建根結(jié)點(diǎn)*/
(*T)->data = c; /*向根結(jié)點(diǎn)中輸入數(shù)據(jù)*/
CreatBiTree(&((*T)->lchild)); /*遞歸地創(chuàng)建左子樹*/
CreatBiTree(&((*T)->rchild)); /*遞歸地創(chuàng)建右子樹*/
}
}
void PreOrderTraverse(BiTree T ){ /*先序遍歷二叉樹*/
if(T){ /*遞歸結(jié)束條件,T為空*/
printf("%3c",T->data); /*訪問根結(jié)點(diǎn),將根結(jié)點(diǎn)內(nèi)容輸出*/
PreOrderTraverse(T->lchild); /*先序遍歷T的左子樹*/
PreOrderTraverse(T->rchild); /*先序遍歷T的右子數(shù)*/
}
}
void visit(BiTree p) {
printf("%3c",p->data);
}
void layerOrderTraverse(BiTree T) //按層遍歷
{
BiTree queue[20],p;
int front,rear;
if(T!=NULL)
{
queue[0] = T; /*將根結(jié)點(diǎn)的指針(地址)入隊(duì)列*/
front = -1;
rear = 0;
while(front<rear) /*當(dāng)隊(duì)列不為空時(shí)進(jìn)入循環(huán)*/
{
p = queue[++front]; /*取出隊(duì)頭元素*/
visit(p); /*訪問p指向的結(jié)點(diǎn)元素*/
if(p->lchild!=NULL) /*將p結(jié)點(diǎn)的左孩子結(jié)點(diǎn)指針入隊(duì)列*/
queue[++rear] = p->lchild;
if(p->rchild!=NULL) /*將p結(jié)點(diǎn)的右孩子結(jié)點(diǎn)指針入隊(duì)列*/
queue[++rear] = p->rchild;
}
}
}
void layerOrderTraverse2(BiTree T) //按層遍歷,使用queue
{
BiTree p;
queue <BiTree> q;
if(T!=NULL)
{
q.push(T); /*將根結(jié)點(diǎn)的指針(地址)入隊(duì)列*/
while(! q.empty()) /*當(dāng)隊(duì)列不為空時(shí)進(jìn)入循環(huán)*/
{
p = q.front();
q.pop(); /*取出隊(duì)頭元素*/
visit(p); /*訪問p指向的結(jié)點(diǎn)元素*/
if(p->lchild!=NULL) /*將p結(jié)點(diǎn)的左孩子結(jié)點(diǎn)指針入隊(duì)列*/
q.push(p->lchild);
if(p->rchild!=NULL) /*將p結(jié)點(diǎn)的右孩子結(jié)點(diǎn)指針入隊(duì)列*/
q.push(p->rchild);
}
}
}
main()
{
BiTree T = NULL; /*最開始T指向空*/
printf("需要?jiǎng)?chuàng)建和遍歷的二叉樹:\n");
printf(" A\n");
printf(" / \\\n");
printf(" B E\n");
printf(" / \\ \\\n");
printf(" C D F\n");
printf("Input some characters to create a binary tree\n");
printf("(按先序序列建立)\n");
printf("例如,ABC##D##E#F##↙,#表示空格,↙表示回車\n");
printf("Input some characters to create a binary tree:\n");
CreatBiTree(&T); /*創(chuàng)建二叉樹*/
printf("\nThe squence of layerorder traversaling binary tree:\n");
layerOrderTraverse(T);
printf("\nThe squence of PreOrder traversaling binary tree:\n");
PreOrderTraverse(T);

layerOrderTraverse2(T);
getchar(); getchar();
}

5 棧(如果用數(shù)組模擬)

如果用一個(gè)整數(shù)來模擬棧頂指針:int top=0;則其++、--的操作便相當(dāng)于是指針的移動(dòng)。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MAX 20
typedef struct BiTNode{
char data;/*結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)域*/
struct BiTNode *lchild , *rchild;/*指向左孩子和右孩子*/
} BiTNode , *BiTree;
void CreatBiTree(BiTree *T){/*按先序序列創(chuàng)建一棵二叉樹*/
char c;
scanf("%c",&c);
if(c == ' ') *T = NULL;
else{
*T = (BiTNode * )malloc(sizeof(BiTNode));/*創(chuàng)建根結(jié)點(diǎn)*/
(*T)->data = c;/*向根結(jié)點(diǎn)中輸入數(shù)據(jù)*/
CreatBiTree(&((*T)->lchild));/*遞歸地創(chuàng)建左子樹*/
CreatBiTree(&((*T)->rchild));/*遞歸地創(chuàng)建右子樹*/
}
}
void PreOrderTraverse(BiTree T ){/*先序遍歷二叉樹*/
if(T){/*遞歸結(jié)束條件,T為空*/
printf("%3c",T->data);/*訪問根結(jié)點(diǎn),將根結(jié)點(diǎn)內(nèi)容輸出*/
PreOrderTraverse(T->lchild);/*先序遍歷T的左子樹*/
PreOrderTraverse(T->rchild);/*先序遍歷T的右子數(shù)*/
}
}
void InOrderTraverse(BiTree T){/*中序遍歷二叉樹*/
if(T){/*如果二叉樹為空,遞歸遍歷結(jié)束*/
InOrderTraverse(T->lchild);/*中序遍歷T的左子樹*/
printf("%3c",T->data);/*訪問根結(jié)點(diǎn)*/
InOrderTraverse(T->rchild);/*中序遍歷T的右子數(shù)*/
}
}
void PosOrderTraverse(BiTree T){/*后序遍歷二叉樹*/
if(T){/*如果二叉樹為空,遞歸遍歷結(jié)束*/
PosOrderTraverse(T->lchild);/*后序遍歷T的左子樹*/
PosOrderTraverse(T->rchild);/*后序遍歷T的右子數(shù)*/
printf("%3c",T->data);/*訪問根結(jié)點(diǎn)*/
}
}
void PreOrder_NR(BiTree T)//深度優(yōu)先非遞歸前序遍歷
{
BiTree Ptr;
BiTree Stack[MAX];//棧定義
int top=0;//棧頂指針
Ptr = T;
do
{
while(Ptr!=NULL)//樹結(jié)點(diǎn)非空,遍歷其左子樹
{
printf("%3c",Ptr->data);//操作結(jié)點(diǎn)
Stack[top]=Ptr;//樹結(jié)點(diǎn)進(jìn)棧
top++;
Ptr=Ptr->lchild;//查看左子樹
}
if(top>0)//棧非空,出棧
{
top--;
Ptr=Stack[top];
Ptr=Ptr->rchild;//取棧頂點(diǎn)結(jié)點(diǎn)右子樹
}
} while(top>0 || Ptr!=NULL);
}
main()
{
BiTree T = NULL;/*最開始T指向空*/
printf("需要?jiǎng)?chuàng)建和遍歷的二叉樹:\n");
printf(" A\n");
printf(" / \\\n");
printf(" B E\n");
printf(" / \\ \\\n");
printf(" C D F\n");
printf("Input some characters to create a binary tree\n");
printf("(按先序序列建立)\n");
printf("例如,ABC##D##E#F##↙,#表示空格,↙表示回車\n");
CreatBiTree(&T);/*創(chuàng)建二叉樹*/
printf("The squence of preorder traversaling(先序遍歷) binary tree\n");
PreOrderTraverse(T);/*先序遍歷二叉樹*/
printf("\nThe squence of inorder traversaling(中序遍歷) binary tree\n");
InOrderTraverse(T);/*中序遍歷二叉樹*/
printf("\nThe squence of posorder traversaling(后序遍歷) binary tree\n");
PosOrderTraverse(T);/*后序遍歷二叉樹*/
printf("\n深度優(yōu)先非遞歸前序遍歷二叉樹\n");
PreOrder_NR(T);
getchar(); getchar();
}

6 隊(duì)列(如果用數(shù)組模擬)

對(duì)于隊(duì)列,如果用數(shù)組來模擬,用int front、rear來模擬隊(duì)列的頭部和尾部指針,則rear++;、front++可以理解為指針的移動(dòng),其代碼實(shí)例可見上述第4節(jié)的內(nèi)容。

-End-

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