数据结构：各种结构函数参数辨析

news2024/9/20 1:01:29

（一）顺序表

1）结构

typedef int SLDateType;

typedef struct SeqList
{
	SLDateType* data;
	int size;
	int capacity;
}SeqList;

SeqList ps = { 0 };

2）函数参数

// 对数据的管理:增删查改 
void SeqListInit(SeqList* ps);
void SeqListDestroy(SeqList* ps);

void SeqListPrint(SeqList* ps);
void SeqListPushBack(SeqList* ps, SLDateType x);
void SeqListPushFront(SeqList* ps, SLDateType x);
void SeqListPopFront(SeqList* ps);
void SeqListPopBack(SeqList* ps);

// 顺序表查找
int SeqListFind(SeqList* ps, SLDateType x);
// 顺序表在pos位置插入x
void SeqListInsert(SeqList* ps, int pos, SLDateType x);
// 顺序表删除pos位置的值
void SeqListErase(SeqList* ps, int pos);

3）分析

这里我们要实现函数的参数怎么设置，其实是根据我们实际需求来设计的。

我们的需求是：

创建一个结构体SeqList ps ，然后通过结构体 ps 访问 data，在通过 data指针可以找到我们 malloc 空间的起始地址，我们可以通过这个起始地址控制 malloc 的整块空间，以使我们可以在这块空间上进行增删查改等操作。

当我们创建结构体SeqList ps 时，实际上是在内存栈区开辟了一块空间，这块空间存储着三个变量：*data、size、capacity；又因为data是一个指针变量，它又指向一块malloc在堆区开辟的空间，我们所有的数据都将在这块空间上处理。

如果函数传参，传的不是结构体SeqList ps 的地址的话，而是直接将结构体传给函数，这样就会出错，因为这就是典型的传值调用，此时，函数用的参数只是原变量的临时拷贝。

这样我们改变 ps1 ，但 ps 的内容没有改变。要使函数使用的空间和ps相同，就将ps的地址传过去就行了。

所以，函数的参数要传结构体的地址

（二）单向链表：

1）结构

SListNode* phead = NULL;

typedef int SLTDateType;

typedef struct SListNode
{
	SLTDateType data;
	struct SListNode* next;
}SListNode;

2）函数参数

由于实现链表可以用两种结构：带哨兵位头节点和不带哨兵位头节点的两种结构，所以函数的参数类型也会有差异，具体类型详见下列分析。

3）分析

将结构体 SListNode1 的地址作为参数（带哨兵位的头节点、一级指针接收）

与上述顺序表相同的道理，我们可以将结构体 SListNode1 的地址作为参数，但是这样就要求SListNode1 必须要在调用函数前创建，其实这样就是将第一个节点作为哨兵位节点，这个节点不存储数据，只是用来作为链表开头的标记。

在链表中，哨兵节点（也称为虚拟节点或标志节点）是一个特殊的节点，通常不存储实际的数据，而是用于简化链表的操作。哨兵节点位于链表的起始或末尾，它不存储有效的数据，但可以帮助在某些情况下简化代码逻辑。

因此我们的代码如下：

void SListPushBack(SListNode* plist, SLTDateType x)
{
	// 创建新的节点
	SListNode* NewNode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	NewNode->data = x;
	NewNode->next = NULL;
	// 找到尾节点
	SListNode* current = plist;
	while (current->next != NULL)
	{
		current = current->next;
	}
	current->next = NewNode;
}

int main()
{
	SListNode node1;
	SListPushBack(&node1, 1);
	SListPushBack(&node1, 2);
	SListPushBack(&node1, 3);
	return 0;
}

图解：

小结：

使用带哨兵位的头节点时，函数接收节点的类型为：SListNode*

用一个指针指向头节点（二级指针接收）

定义一个指针phead ，该指针指向NULL

由图中可以看出：head指向NULL，所以显示其内部的变量data、next显示“无法读取内存”；

因为我们想要phead指向头节点，而节点又是 SListNode 类型的，所以phead就需要是 SListNode*类型；

在第一次创建节点时，将phead的指向NULL变为指向头节点，这样就改变了phead：

既然改变了phead，就需要传递phead的地址，想要函数接收phead的地址，就要phead变量类型的指针，phead的变量类型是 SListNode*，所以这个指针就需要是SListNode** 类型的。

此时phead就不再指向NULL了，而是指向第一个节点（其内部存储的是第一个节点的地址）

通过pplist的解引用就可以找到phead，再通过phead的解引用就可以找到节点的数据域和指针域，进而我们就可以改变节点的数据域，使节点能够存储数据；也可以改变节点的指针域，使各个节点能够连接起来

小结：

不使用使用带哨兵位的头节点，使用指针指向头节点时，函数接收节点的类型为：SListNode**

当然，并不是所有 “用一个指针指向头节点” 的情形都需要使用二级指针来接收，还可以用函数的返回进行传递。

利用函数返回值（一级指针接收）

这个结构和上面 “用一个指针指向头节点” 结构和原理是一样的，两者的主要差异就在于这次我们利用了初始化函数的返回值。

先来看一下初始化函数是怎样实现的：

ListNode* ListInit(ListNode* plist)
{
	plist = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	plist->next = NULL;
	return plist;
}

ListNode* head = NULL;
head = ListInit(head);

图解：

第一步：

第二步：

此时 head 就已经指向链表的头节点了，通过head的解引用就可以找到节点的数据域和指针域，进而我们就可以改变节点的数据域，使节点能够存储数据；也可以改变节点的指针域，使各个节点能够连接起来。

我们会发现这种方法根上面 “用一个指针指向头节点” 是一模一样的，其实上面一种方法在改变phead的指向后，其他函数的参数就可以可以是phead了，但是必须要在调用插入函数后，才能这样做。当我们先调用其他函数时，就会出错了，所以为了保险起见，我们统一将二级指针作为函数的参数。

（三）栈

实现栈可以用数组也可以使用链表，而数组的结构对应的是顺序表的结构，所以对于栈的结构这里我就不在赘述了。

	Stack stack;

// 支持动态增长的栈
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top; // 栈顶
	int capacity; // 容量
}Stack;

// 初始化栈
void StackInit(Stack* ps);
// 入栈
void StackPush(Stack* ps, STDataType data);
// 出栈
void StackPop(Stack* ps);
// 获取栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* ps);
// 获取栈中有效元素个数
int StackSize(Stack* ps);
// 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 
bool StackEmpty(Stack* ps);
// 销毁栈
void StackDestroy(Stack* ps);

（四）队列

这里利用链表实现队列是比较好的，所以队列的结构对应的是链表的结构。需要注意的是，为了便于尾插和获得队列的末尾元素，我们不仅定义了指向头节点的指针，还定义了指向尾节点的指针，对于这两个指针我们又定义了一个结构体。

Queue q;

typedef int QDataType;
 //链式结构：表示队列
typedef struct QListNode
{
	struct QListNode* next;
	QDataType data;
}QNode;

// 队列的结构
typedef struct Queue
{
 QNode* head;
 QNode* tail;
}Queue;

图解：