【C语言】初阶数据结构相关习题（一）

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今日语录：人的生命似洪水在奔流，不遇着岛屿、暗礁，难以激起美丽的浪花。——奥斯特洛夫斯基

⭐一、判定是否互为字符重排

题目描述：判定是否互为字符重排

解题思路：
1.首先判断两个字符串长度是否相等，若不相等，那么他们不可能彼此排列，直接返回false。

2.若字符串长度相等，我们就可以使用qsort函数对两个字符串进行排序来判断它们是否排列。

qsort 是标准库中的快速排序函数，它需要以下参数：
• 要排序的数组（s1 和 s2）。
• 数组的长度（len1 和 len2）。
• 每个元素的大小（sizeof(char)）。
• 比较函数（cmp）。

3.排序完成后，如果两个字符串是彼此的排列，那么它们排序后的结果应该完全相同，因此我们就可以使用strncmp函数来比较排序后的字符串。

代码实现：

int cmp(const void* a,const void* b)
{return *(char*)a - *(char*)b;
}bool CheckPermutation(char* s1, char* s2) {int len1 = strlen(s1);int len2 = strlen(s2);if(len1 != len2){return false;}qsort(s1,len1,sizeof(char),cmp);qsort(s2,len2,sizeof(char),cmp);if(strncmp(s1,s2,len1) == 0){return true;}return false;
}

🎉二、 回文排列

题目描述：回文排列

解题思路：
1.我们首先要理解回文字符串的特性，一个字符串可以通过重新排列形成回文字符串的条件是：如果字符串长度为偶数，那么每个字符必须出现偶数次；如果字符串长度为奇数，那么最多只能有一个字符出现奇数次，其余字符必须出现偶数次。

2.我们使用一个大小为 128 的数组 a 来统计每个字符的出现次数（假设字符集为 ASCII，其范围为 0-127）。

3.遍历字符串 s，将每个字符的 ASCII 码值对应的数组位置加一。

4.遍历数组 a，统计出现次数为奇数的字符个数，如果某个字符的出现次数是奇数，则count 加一。

5.如果 count 大于等于 2，说明有多个字符的出现次数为奇数，这种情况下无法形成回文字符串，直接返回 false。

6.遍历完数组后，如果count的值小于2，说明最多只有一个字符的出现次数为奇数，这种情况下可以构成回文字符串，则返回 true。

代码实现：

bool canPermutePalindrome(char* s) {int len = strlen(s);int a[128] = {0};int count = 0;for(int i = 0;i < len;i++){//将字符所对应的ASCII码值位置++a[s[i]]++;}for(int i = 0;i < 128 ;i++){if(a[i] % 2 == 1){count++;}if(count >= 2){return false;}}return true;
}

🚀三、字符串压缩

题目描述：字符串压缩

解题思路：
1.首先判断特殊情况，如果字符串的长度小于等于2，则压缩后的字符串长度并不会小于原始字符串，因此直接返回源字符串。

2.分配一个足够大的内存空间用于存储压缩后的字符串。初始化计数器count 为 1，用于记录当前字符的连续出现次数；初始化指针 p 为 0，用于记录压缩后字符串的当前位置。

3.使用一个循环从第 1 个字符开始遍历字符串，直到字符串末尾。如果当前字符与前一个字符相同，则计数器 count 加一；如果当前字符与前一个字符不同，则将前一个字符及其出现次数写入压缩后的字符串。（将字符写入 ret[p]，并将指针 p 向后移动一位；使用sprintf函数将计数器 count 转换为字符串并写入 ret[p]，同时更新指针 p 的位置。重置计数器 count 为 1，开始统计下一个字符的连续出现次数。）

4.遍历完成后，比较压缩后的字符串长度与原始字符串长度，如果压缩后的字符串长度大于原始字符串长度，则返回原始字符串，否则返回压缩后的字符串。

代码实现：

char* compressString(char* S) {int len = strlen(S);char* ret = (char*)malloc(sizeof(char)*len*2);int count = 1;int p = 0;int n = 0;if(len <= 2){return S;}for(int i = 1;i < len + 1;i++){if(S[i] == S[i - 1]){count++;}else{ret[p] = S[i - 1];p++;n = sprintf(&ret[p],"%d",count);p = p + n;count = 1;}}if(strlen(ret) > len){return S;}else{return ret;}
}

🎡四、递归乘法

题目描述：递归乘法

解题思路：
1.我们可以理解乘法其实就是重复的加法。如：A×B 可以表示为将 A 加上自身 B 次。

2.如果B>1时，则该问题就可以被分解为A×B=A+(A×(B−1))；当 B=1 时，乘积直接等于 A，因为任何数乘以 1 都等于它本身。

3.每次递归调用都会返回一个部分结果，最终将所有部分结果累加起来，得到最终的乘积。

代码实现：

int multiply(int A, int B) {int ret = 0;if(B > 1){ret += multiply(A,B-1) + A;}else{ret = A;}return ret;
}

🏠五、取近似值

题目描述：取近似值

解题思路：
1.我们要理解当浮点数强制类型转化为整型时，它是只向上调整的，并不会进行四舍五入的操作。

2.因此我们可以先将浮点数加上0.5，然后在进行强制类型转换。如果小数部分大于或等于 0.5，则加上 0.5 后会触发向上取整；若小数部分小于0.5，则加上 0.5 后不会触发向上取整。（这一方法只适用于浮点数为正数时）

代码实现：

#include <stdio.h>int main() {int ret = 0;float n;scanf("%f",&n);printf("%d\n",(int)(n + 0.5));
}

🏝️六、数列

题目描述：数列

解题思路：
1.定义一个足够大的数组 arr，用于存储生成的伪随机数序列，将数组的前两个元素初始化为 1 和 2。

2.使用循环从第 3 个元素开始，根据递推公式生成后续的序列值，每个元素的值由前两个元素计算得出，并对 32767 取模，以确保值不会超出 long 类型的范围。

3.由于数组索引从 0 开始，而用户输入的索引从 1 开始，因此需要将用户输入的索引值减 1，以获取对应的数组元素。

代码实现：

#include <stdio.h>int main() {long arr[1000000] = {1,2};for(int i= 2;i<1000000;i++){arr[i] = (arr[i-1] * 2 + arr[i-2]) % 32767;}long n;scanf("%ld",&n);for(int i = 0;i<n;i++){int num;scanf("%d",&num);printf("%ld\n",arr[num-1]);}return 0;
}

🚆七、搜索插入位置

题目描述：搜索插入位置

解题思路：
1.定义两个指针 low 和 high，分别指向数组的起始位置和结束位置。定义一个变量 tmp，用于存储每次二分查找的中间索引。

2.使用 while 循环进行二分查找，计算中间索引 tmp。比较目标值 target 与中间值 nums[tmp]

3.如果循环结束仍未找到目标值，说明目标值不存在于数组中。如果目标值小于所有数组元素，low 会保持为0；如果目标值大于所有数组元素，low 会逐渐增加到 numsSize；如果目标值位于数组的某个位置之间，low 会停在目标值应该插入的位置。

代码实现：

int searchInsert(int* nums, int numsSize, int target) {int low = 0;int high = numsSize - 1;int tmp = 0;while(low <= high){tmp = (low + high)/2;if(nums[tmp] == target){return tmp;}else if(nums[tmp] >target){high = tmp - 1;}else{low = tmp + 1;}}return low;
}

🚘八、搜索旋转排序数组

题目描述：搜索旋转排序数组

解题思路：
1.首先要找到旋转点，使用二分查找的方法。如果 nums[0] > nums[numsSize - 1]，说明数组确实被旋转了。

2.每次比较 nums[mid] 和 nums[left]，如果 nums[mid] > nums[left]，说明 mid 在前半部分的升序子数组中，旋转点在右半部分。否则，旋转点在左半部分。最终，left 和 right 会收敛到旋转点的位置。

3.确定查找范围。找到旋转点后，根据目标值 target 的大小，确定在哪个子数组中进行查找。如果 target 在前半部分的范围内，则在前半部分进行查找；否则，在后半部分进行查找。

4.使用标准的二分查找算法在选定的子数组中查找目标值。如果循环结束仍未找到目标值，则返回 -1。

代码实现：

int search(int* nums, int numsSize, int target) {int left = 0,right = numsSize - 1;int mid = numsSize - 1;while(nums[0] > nums[numsSize - 1] && left < right){mid = (left + right) / 2;if(nums[mid] >nums[left]){left = mid;}else{right = mid;}}//前半部分查找if(nums[0] <= target){left = 0,right = mid;}//后半部分查找else{left = mid + 1,right = numsSize - 1;}while(left <= right){mid = (left + right) / 2;if(nums[mid] == target){return mid;}else if(nums[mid] < target){left = mid + 1;}else{right = mid - 1;}}return -1;
}

🏖️九、二进制链表转整数

题目描述：二进制链表转整数

解题思路：
1.使用一个指针 pcur 遍历链表，统计链表的节点个数。

2.再次从头节点开始遍历链表，计算二进制数的十进制值。

3.将每个节点的值乘以对应的权重 2 的(count−1)次方 ，权重从最高位开始计算，因此每次遍历时 count 减 1。将每个节点的值累加到结果 ret 中。

4.遍历完成后返回目标值ret即可。

代码实现：

typedef struct ListNode ListNode;
int getDecimalValue(struct ListNode* head) {ListNode* pcur = head;int count = 0;int ret = 0;//记录链表的结点个数while(pcur){count++;pcur = pcur->next;}pcur = head;//再次从头开始遍历链表，计算结果while(pcur){   ret += (pcur->val) * pow(2,count - 1);count--;pcur = pcur->next;}return ret;
}

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