数据结构算法与应用-c语言描述(清晰版)

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第一部分 预 备 知 识

第1章 C + +程序设计

大家好！现在我们将要开始一个穿越“数据结构、算法和程序”这个抽象世界的特殊旅程，

以解决现实生活中的许多难题。在程序开发过程中通常需要做到如下两点：一是高效地描述数

据；二是设计一个好的算法，该算法最终可用程序来实现。要想高效地描述数据，必须具备数

据结构领域的专门知识；而要想设计一个好的算法，则需要算法设计领域的专门知识。

在着手研究数据结构和算法设计方法之前，需要你能够熟练地运用 C + +编程并分析程序，

这些基本的技能通常是从 C + +课程以及其他分散的课程中学到的。本书的前两章旨在帮助你回

顾一下这些技能，其中的许多内容你可能已经很熟悉了。

本章我们将回顾C++ 的一些特性。因为不是针对C++ 新手，因此没有介绍诸如赋值语句、

if 语句和循环语句(如 for 和w h i l e )等基本结构，而是主要介绍一些可能已经被你忽略的 C + +

特性：

• 参数传递方式(如传值、引用和常量引用)。

• 函数返回方式(如返值、引用和常量引用)。

• 模板函数。

• 递归函数。

• 常量函数。

• 内存分配和释放函数：n e w与d e l e t e 。

• 异常处理结构：t r y, c a t c h和t h r o w 。

• 类与模板类。

• 类的共享成员、保护成员和私有成员。

• 友元。

• 操作符重载。

本章中没有涉及的其他 C + +特性将在后续章节中在需要的时候加以介绍。本章还给出了如

下应用程序的代码：

• 一维和二维数组的动态分配与释放。

• 求解二次方程。

• 生成n 个元素的所有排列方式。

• 寻找n个元素中的最大值。

此外，本章还给出了如何测试和调试程序的一些技巧。

1.1 引言

在检查程序的时候我们应该问一问：

• 它正确吗？

2 第一部分 预 备 知 识

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• 它容易读懂吗？

• 它有完善的文档吗？

• 它容易修改吗？

• 它在运行时需要多大内存？

• 它的运行时间有多长？

• 它的通用性如何？能不能不加修改就可以用它来解决更大范围的问题？

• 它可以在多种机器上编译和运行吗？或者说需要经过修改才能在不同的机器上运行吗？

上述问题的相对重要性取决于具体的应用环境。比如，如果我们正在编写一个只需运行一

次即可丢弃的程序，那么主要关心的应是程序的正确性、内存需求、运行时间以及能否在一台

机器上编译和运行。不管具体的应用环境是什么，正确性总是程序的一个最重要的特性。一个

不正确的程序，不管它有多快、有多么好的通用性、有多么完善的文档，都是毫无意义的(除

非它变正确了)。尽管我们无法详细地介绍提高程序正确性的技术，但可以为大家提供一些程

序正确性的验证方法以及公认的一些良好的程序设计习惯，它们可以帮助你编写正确的代码。

我们的目标是教会你如何开发正确的、精致的、高效的程序。

1.2 函数与参数

1.2.1 传值参数

考察函数A b c (见程序1 - 1)。该函数用来计算表达式 a+b+b*c+ (a+b-c) / (a+b) + 4 ，其中a ，b

和c 是整数，结果也是一个整数。

程序1-1 计算一个整数表达式

int Abc(int a, int b, int c)

{

return a+b+b*c+(a+b-c)/(a+b)+4;

}

在程序 1 - 1中，a ，b和c 是函数Abc 的形式参数(formal parameter )，类型均为整型。如果

在如下语句中调用函数A b c ：

z = Abc(2,x,y)

那么，2 ，x 和y 分别是对应于a ，b 和c 的实际参数(actual parameter )。当A b c ( 2 ,x ,y ) 被执

行时，a 被赋值为2 ；b 被赋值为x ；c 被赋值为y 。如果x 和 / 或y