【数据结构】笔试面试中常用的数据结构操作

笔试面试中常用的数据结构操作

排序与查找

  • 请编写一个C程序，实现冒泡排序。
#include <stdio.h>
// 冒泡排序函数
void bubbleSort(int arr[], int n) {for (int i = 0; i < n - 1; i++) {for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {if (arr[j] > arr[j + 1]) {// 交换元素int temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;}}}
}
int main() {int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);bubbleSort(arr, n);printf("Sorted array: ");for (int i = 0; i < n; i++) {printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");return 0;
}
  • 请编写一个C程序，实现选择排序。
#include <stdio.h>
// 选择排序函数
void selectionSort(int arr[], int n) {int i, j, min_idx;// 外循环：遍历数组中的所有元素for (i = 0; i < n - 1; i++) {// 将当前位置设为最小值的位置min_idx = i;// 内循环：从i+1到n-1中找到最小元素的索引for (j = i + 1; j < n; j++) {if (arr[j] < arr[min_idx]) {min_idx = j;}}// 将找到的最小值交换到它应该在的位置if (min_idx != i) {int temp = arr[i];arr[i] = arr[min_idx];arr[min_idx] = temp;}}
}
int main() {int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);selectionSort(arr, n);printf("Sorted array: ");for (int i = 0; i < n; i++) {printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");return 0;
}
  • 请编写一个C程序，实现插入排序。
#include <stdio.h>
// 插入排序函数
void insertionSort(int arr[], int n) {int i, key, j;// 外循环：从第二个元素开始遍历数组for (i = 1; i < n; i++) {key = arr[i]; // 当前要插入的元素j = i - 1; // 已经排序的最后一个元素的索引// 将arr[i]与已排序的数组进行比较，找到插入位置while (j >= 0 && arr[j] > key) {arr[j + 1] = arr[j]; // 向后移动元素j = j - 1; // 向前移动指针}arr[j + 1] = key; // 插入当前元素}
}
int main() {int arr[] = {12, 11, 13, 5, 6};int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);insertionSort(arr, n);printf("Sorted array: ");for (int i = 0; i < n; i++) {printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");return 0;
}
  • 请编写一个C程序，实现快速排序。
#include <stdio.h>
// 快速排序的分区函数
int partition(int arr[], int low, int high) {int pivot = arr[high]; // 选择最后一个元素作为基准int i = (low - 1); // 较小元素的索引for (int j = low; j <= high - 1; j++) {// 如果当前元素小于或等于基准if (arr[j] <= pivot) {i++; // 增加较小元素的索引int temp = arr[i];arr[i] = arr[j];arr[j] = temp;}}int temp = arr[i + 1];arr[i + 1] = arr[high];arr[high] = temp;return (i + 1);
}
// 快速排序函数
void quickSort(int arr[], int low, int high) {if (low < high) {// 找到分区点int pi = partition(arr, low, high);// 分别对分区点左右的子数组进行快速排序quickSort(arr, low, pi - 1);quickSort(arr, pi + 1, high);}
}
int main() {int arr[] = {10, 7, 8, 9, 1, 5};int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);quickSort(arr, 0, n - 1);printf("Sorted array: ");for (int i = 0; i < n; i++) {printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");return 0;
}
  • 请编写一个C程序，实现二分查找。
#include <stdio.h>
// 二分查找函数
int binarySearch(int arr[], int l, int r, int x) {while (l <= r) {int m = l + (r - l) / 2; // 计算中间位置// 检查x是否在中间位置if (arr[m] == x) {return m; // 找到了x，返回它的索引}// 如果arr[m] < x，则x只能在右半部分if (arr[m] < x) {l = m + 1;} else { // 否则x只能在左半部分r = m - 1;}}// 如果没有找到x，返回-1return -1;
}
int main() {int arr[] = {2, 3, 4, 10, 40};int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);int x = 10;int result = binarySearch(arr, 0, n - 1, x);if (result == -1) {printf("Element is not present in array\n");} else {printf("Element is present at index %d\n", result);}return 0;
}

链栈队列树

  • 请编写一个C程序，实现链表的基本操作。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 定义链表节点结构
struct Node {int data; // 节点存储的数据struct Node *next; // 指向下一个节点的指针
};
// 创建一个新的链表节点
struct Node* newNode(int data) {struct Node* new_node = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));new_node->data = data;new_node->next = NULL;return new_node;
}
// 在链表的末尾添加一个新节点
void append(struct Node** head_ref, int new_data) {struct Node* new_node = newNode(new_data);struct Node *last = *head_ref; // 用于找到链表的最后一个节点// 如果链表为空，新节点就是头节点if (*head_ref == NULL) {*head_ref = new_node;return;}// 否则，遍历链表找到最后一个节点while (last->next != NULL) {last = last->next;}// 将新节点添加到链表的末尾last->next = new_node;
}
// 打印链表节点
void printList(struct Node *node) {while (node != NULL) {printf("%d ", node->data);node = node->next;}
}
int main() {struct Node* head = NULL; // 初始化链表为空// 向链表添加数据append(&head, 1);append(&head, 3);append(&head, 1);append(&head, 4);append(&head, 1);append(&head, 5);// 打印链表printf("Created linked list: ");printList(head);return 0;
}
  • 请编写一个C程序，实现栈的基本操作。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 定义栈节点结构
struct StackNode {int data; // 节点存储的数据struct StackNode *next; // 指向下一个节点的指针
};
// 判断栈是否为空
int isEmpty(struct StackNode *root) {return !root;
}
// 创建一个新的栈节点
struct StackNode* newNode(int data) {struct StackNode* stackNode = (struct StackNode*)malloc(sizeof(struct StackNode));stackNode->data = data;stackNode->next = NULL;return stackNode;
}
// 压栈操作
void push(struct StackNode** root, int data) {struct StackNode* stackNode = newNode(data);stackNode->next = *root;*root = stackNode;printf("%d pushed to stack\n", data);
}
// 弹栈操作
int pop(struct StackNode** root) {if (isEmpty(*root)) {return -1;}struct StackNode* temp = *root;*root = temp->next;int popped = temp->data;free(temp);return popped;
}
int main() {struct StackNode* root = NULL;// 压栈操作push(&root, 10);push(&root, 20);push(&root, 30);// 弹栈操作printf("%d popped from stack\n", pop(&root));printf("%d popped from stack\n", pop(&root));printf("%d popped from stack\n", pop(&root));// 再次尝试弹栈，此时栈为空printf("%d popped from stack\n", pop(&root));return 0;
}

以上程序演示了如何使用链表来实现栈的数据结构，包括压栈（push）和弹栈（pop）操作。栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，它在程序中经常用于解决临时存储需求，比如函数调用、表达式求值、括号匹配等问题。在这个示例中，我们定义了一个StackNode结构体来表示栈的节点，每个节点包含一个int类型的数据和一个指向下一个节点的指针。push函数用于向栈中添加一个新的元素，而pop函数用于从栈中移除最顶部的元素。如果栈为空，pop函数将返回-1。在main函数中，我们演示了如何使用这些函数来压栈和弹栈。

  • 请编写一个C程序，实现队列的基本操作。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 定义队列节点结构
struct QueueNode {int data; // 节点存储的数据struct QueueNode *next; // 指向下一个节点的指针
};
// 创建一个新的队列节点
struct QueueNode* newNode(int data) {struct QueueNode* queueNode = (struct QueueNode*)malloc(sizeof(struct QueueNode));queueNode->data = data;queueNode->next = NULL;return queueNode;
}
// 队列的入队操作
void enqueue(struct QueueNode** front_ref, struct QueueNode** rear_ref, int data) {struct QueueNode* new_node = newNode(data);// 如果队列为空，新节点即为头节点if (*rear_ref == NULL) {*front_ref = new_node;*rear_ref = new_node;return;}// 否则，将新节点添加到队列末尾(*rear_ref)->next = new_node;*rear_ref = new_node;
}
// 队列的出队操作
int dequeue(struct QueueNode** front_ref) {if (*front_ref == NULL) {return -1; // 队列为空}struct QueueNode* temp = *front_ref;*front_ref = (*front_ref)->next;int dequeued = temp->data;free(temp);return dequeued;
}
int main() {struct QueueNode* front = NULL;struct QueueNode* rear = NULL;// 入队操作enqueue(&front, &rear, 10);enqueue(&front, &rear, 20);enqueue(&front, &rear, 30);// 出队操作printf("%d dequeued from queue\n", dequeue(&front));printf("%d dequeued from queue\n", dequeue(&front));printf("%d dequeued from queue\n", dequeue(&front));// 再次尝试出队，此时队列为空printf("%d dequeued from queue\n", dequeue(&front));return 0;
}

以上程序演示了如何使用链表来实现队列的数据结构，包括入队（enqueue）和出队（dequeue）操作。队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，它在程序中经常用于解决需要有序处理的问题，比如打印任务、任务调度等。在这个示例中，我们定义了一个QueueNode结构体来表示队列的节点，每个节点包含一个int类型的数据和一个指向下一个节点的指针。enqueue函数用于将一个新的元素添加到队列中，而dequeue函数用于从队列中移除最前面的元素。如果队列为空，dequeue函数将返回-1。在main函数中，我们演示了如何使用这些函数来进行入队和出队操作。

  • 请编写一个C程序，实现二叉树的基本操作。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 定义二叉树节点结构
struct TreeNode {int data; // 节点存储的数据struct TreeNode *left; // 指向左子节点的指针struct TreeNode *right; // 指向右子节点的指针
};
// 创建一个新的二叉树节点
struct TreeNode* newNode(int data) {struct TreeNode* treeNode = (struct TreeNode*)malloc(sizeof(struct TreeNode));treeNode->data = data;treeNode->left = NULL;treeNode->right = NULL;return treeNode;
}
// 插入节点到二叉树
void insert(struct TreeNode** root, int data) {if (*root == NULL) {*root = newNode(data);return;}if (data < (*root)->data) {insert(&(*root)->left, data);} else if (data > (*root)->data) {insert(&(*root)->right, data);}
}
// 打印二叉树节点
void inorder(struct TreeNode* node) {if (node == NULL) {return;}inorder(node->left);printf("%d ", node->data);inorder(node->right);
}
int main() {struct TreeNode* root = NULL;// 插入节点到二叉树insert(&root, 50);insert(&root, 30);insert(&root, 20);insert(&root, 40);insert(&root, 70);insert(&root, 60);insert(&root, 80);// 打印二叉树的中序遍历结果printf("Inorder traversal of the given tree: \n");inorder(root);return 0;
}

以上程序演示了如何使用链表来实现二叉树的数据结构，包括插入（insert）和遍历（inorder）操作。二叉树是一种树形数据结构，每个节点最多有两个子节点：一个左子节点和一个右子节点。在这个示例中，我们定义了一个TreeNode结构体来表示二叉树的节点，每个节点包含一个int类型的数据、一个指向左子节点的指针和一个指向右子节点的指针。insert函数用于向二叉树中添加一个新的元素，而inorder函数用于以中序遍历的方式打印二叉树中的所有元素。在main函数中，我们演示了如何使用这些函数来插入节点和打印二叉树的中序遍历结果。

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