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自学嵌入式 day 23 - 数据结构 树状结构 哈希表

news 来源：原创 2025/5/24 10:46:35

一、树状结构

1.特征：在任意一个非空树中，
        （1），有且仅有一个特定的根结点
        （2），当n>1 时，其余结点可分为m个互不相交的有限集合T1,T2,T3.。。。。Tm，其中每一个集合又是一个树，并且称为子树。

2.度：结点拥有子树的个数称谓结点的度。度为0的结点称谓叶结点。度不为0，称谓分支结点。

（1）树的度数：这棵树中，最大的结点的度数，称谓树的度数

3.树的深度和高度：从根开始，根为第一层，根的孩子为第二层。

4.二叉树

        n个结点的有限集合，集合要么为空树，要么由一个根结点和两棵互不相交，分别称谓根结点的左子树和右子树的二叉树组成。

（1）特点：1，每个结点最多两个子树。
                    2，左子树和右子树是有顺序的，次序不能颠倒。
                    3，如果某个结点只有一个子树，也要区分左，右子树。

（2）特殊的二叉树：1，斜树，所有的结点都只有左子树，左斜树，所有结点都只有右子树，右树。


                                  2，满二叉树，所有的分支结点都存在左右子树，并且叶子都在同一层上。


                                  3，完全二叉树，对于一颗有n个结点的二叉树按层序编号，如果编号i（1<=i<=n）的结点于同样深度的满二叉树中编号为i的结点在二叉树中位置完全相同，则这可树为完全二叉树。

（3）特性：1，在二叉树的第i层上最多有2^(i-1)个结点 i>=1
                    2,深度为k的二叉树至多有2^k  -1 个结点 k>=1
                    3,任意一个二叉树T，如果其叶子结点的个数是n0,度数为2的结点数为n2， n0 = n2 +1;
                    4,有n个结点的完全二叉树深度为(logn/log 2) +1

（4）二叉树的遍历：前序，根左右，先访问根，然访问左，访问右。
                                  中序，左根右，先从根开始（不是先访问根），从左开始访问，在访问根，在访问右结点。
                                  后序，左右根，先从根开始（不是先访问根），先访问左，在访问右。在访问根。

（5）二叉树的基础操作

①创建二叉树

typedef char DATATYPE;
typedef struct _treenode_
{
    DATATYPE data;
    struct _treenode_ *left ,*right;
}TreeNode;

char data[] = "abd#f###c#eg###";
int ind = 0;
void CreateTree(TreeNode **root)
{
    char c = data[ind++];
    if('#' == c)
    {
        *root = NULL;
        return ;
    }
    else
    {
        *root = malloc(sizeof(TreeNode));
        if(NULL == *root)
        {
            fprintf(stderr,"CreateTree malloc error\n");
            return ;
        }
        (*root) -> data = c;
        CreateTree(&(*root) -> left);
        CreateTree(&(*root) -> right);
    }
}

（2）前序

void PreOrderTraverse(TreeNode *root)
{
    if(NULL == root)
    {
        return ;
    }
    printf("%c",root -> data);
    PreOrderTraverse(root -> left);
    PreOrderTraverse(root -> right);
}

（3）中序

void InOrderTraverse(TreeNode *root)
{
    if(NULL == root)
    {
        return ;
    }
    InOrderTraverse(root -> left);
    printf("%c",root -> data);
    InOrderTraverse(root -> right);
}

（4）后序

void PostOrderTraverse(TreeNode *root)
{
    if(NULL == root)
    {
        return;
    }
    PostOrderTraverse(root -> left);
    PostOrderTraverse(root -> right);
    printf("%c",root -> data);
}

（5）销毁

void DestoryTree(TreeNode *root)
{
    if(NULL == root)
    {
        return ;
    }
    DestoryTree(root -> left);
    DestoryTree(root -> right);
    free(root);
}

二、哈希表

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>

typedef int DATATYPE;

typedef struct
{
    DATATYPE *head;
    int tlen;
}HSTable;

HSTable *CreateHstable(int len)//创建哈希表
{
    HSTable *hs = malloc(sizeof(HSTable));
    if(NULL == hs)
    {
        fprintf(stderr,"CreateHstable malloc error");
        return ;
    }
    hs -> head = malloc(sizeof(DATATYPE));
    if(NULL == hs -> head)
    {
        fprint(stderr,"CreateHstable head malloc error");
        return ;
    }
    hs -> tlen = 0;
    int i = 0;
    for(i = 0;i < len;++i)
    {
        hs -> head[i] = -1;
    }
    return hs;
}

int HSFun(HSTable *hs,DATATYPE *data)
{
    return *data % hs -> tlen;

}

int HSInsert(HSTable *hs,DATATYPE *data)//将数据插入哈希表
{
    int ind = HSFun(hs, data);
  int old_ind = ind;
  while (hs->head[ind] != *data)
    {
      ind = (ind + 1) % hs->tlen;
      if (old_ind == ind)
        {
          return -1;
        }
    }
  return ind;
}

int HsSearch(HSTable* hs, DATATYPE* data)//查找

{

int ind = HSFun(hs, data);

int old_ind = ind;

while (hs->head[ind] != *data)

{

ind = (ind + 1) % hs->tlen;

if (old_ind == ind)

{

return -1;

}

}

return ind;

}

int main(int argc, char** argv)
{
  HSTable* hs = CreateHsTable(12);
  int array[] = {12, 67, 56, 16, 25, 37, 22, 29, 15, 47, 48, 34};
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 12; i++)
    {
      HSInsert(hs, &array[i]);
    }

  int want_num = 37;
  int ret = HsSearch(hs, &want_num);
  if (-1 == ret)
    {
      printf("not find \n");
    }
  else
    {
      printf("find ,%d\n", hs->head[ret]);
    }

三、内核链表：

1.思想：将数据摘出来,降低代码耦合性，需自己定义结构体，结构体内部包括节点和数据，可按照自己的需求设计。

2.Linux第一宏：offset(地址偏移量) 和 contrainof（求地址）

3.基础操作

（1）klist.c

#include "./klist.h"
 
void klist_init(KLIST* head)
{
    head->prev = head;
    head->next = head;
}
 
void klist_add(KLIST* newnode,KLIST*prev,KLIST* next)
{
    newnode->next =next;
    newnode->prev = prev;
    prev->next = newnode;
    next->prev = newnode;
 
 
}
 
void klist_add_head(KLIST* head,KLIST* newnode)
{
    klist_add(newnode,head,head->next);
}
void klist_add_tail(KLIST* head,KLIST* newnode)
{
 
    klist_add(newnode,head->prev,head);
}
 
void klist_del(KLIST*prev,KLIST*next)
{
    prev->next = next;
    next->prev = prev;
}

（2）klist.h

#ifndef __KLIST_H__
#define __KLIST_H__
 
 
typedef struct __klist
{
    struct __klist *next;
    struct __klist* prev;
}KLIST;
 
#define offset(type,mem) ((size_t)  &((type*)0)->mem)
/**
 * @brief ptr 结构体node的指针
            type 结构体 per 
 *       mem  node在结构中的变量名
 */
#define containerof(ptr,type,mem) ({ const typeof(((type*)0)->mem) * _mptr = (ptr);\
   (type*) ((char*)_mptr- offset(type,mem)); })
 
#define klist_for_entry(ptr,type,mem)  containerof(ptr,type,mem)
/**
 * @brief p , 指向结构体的指针
 *        n, 指向当前结构体的下一个指针
         head， 链表的头节点指针
         mem， node在结构体中变量的名字
 */
//for(p=klist_for_entry(&(head)->next,typeof(*p),mem),n=klist_for_entry((p)->mem.next,typeof(*p),mem);
#define klist_for_each(p,n,head,mem) \
for(p=klist_for_entry(head->next,typeof(*p),mem),n=klist_for_entry((p)->mem.next,typeof(*p),mem);\
&p->mem != (head); p=n,n=klist_for_entry((n)->mem.next,typeof(*n),mem))
 
// #define offset(type,mem) ((size_t) &((type*)0)->mem)
// #define containerof(p,type,mem) ({\
// const typeof(  ((type*)0)->mem ) * _mptr = (p);\
// (type*)((char*)_mptr - offset(type,mem));})
// #define klist_entry(p,type,mem) containerof(p,type,mem)
 
// #define klist_for_each(p,n,head,node)\
// for(p=klist_entry((head)->next,typeof(*p),node),\
//     n=klist_entry(p->node.next,typeof(*p),node);        \
//     &p->node != (head);p=n,n=klist_entry(n->node.next,typeof(*n),node))
 
void klist_init(KLIST* head);
void klist_add_head(KLIST* head,KLIST* newnode);
void klist_add_tail(KLIST* head,KLIST* newnode);
void klist_del(KLIST*prev,KLIST*next);
 
#endif 

（3）per.c

#include "./per.h"
#include "klist.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
 
 
int add_per(int id,char *name,KLIST* head)
{
    PER* per = malloc(sizeof(PER));
    if(NULL == per)
    {
        perror("add_per malloc\n");
        return 1;
    }
    strcpy(per->name,name);
    per->id = id;
    klist_add_tail(head,&per->node);
    return 0;
}
 
int show_per(KLIST* head)
{
    PER *p ,*n;
   klist_for_each(p,n,head,node)
   {
    printf("%d %s\n",p->id,p->name);
   }
    return 0;
}
 
int del_per(KLIST* head,int id)
{
     PER *p ,*n;
   klist_for_each(p,n,head,node)
   {
    //printf("%d %s\n",p->id,p->name);
    if(p->id == id)
    {
        klist_del(p->node.prev, p->node.next);
        free(p);
    }
   }
 
   return 0;
 
}

（4）per.h

#ifndef __PER_H__
#define __PER_H__
#include "./klist.h"
typedef struct 
{
    int id;
    char name[40];
    KLIST node;
} PER;
 
 
int add_per(int id,char *name,KLIST* head);
int show_per(KLIST* head);
int del_per(KLIST* head,int id);
#endif 

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