程序设计与数据结构

　　本书是C程序设计的进阶书籍，在介绍C语言基础知识的同时，重点强调了软件设计的思想：共性与可变性分析、面向对象的编程思想等，并提供了详尽的范例程序。使读者体会到思想的重要性，面向对象编程并不局限于特定语言，使用C语言同样可以进行面向对象的编程。本书分为4章：第1章，主要介绍C语言的基础知识，并提及了共性与可变性分析；第2章，主要介绍C语言的进阶用法，特别是结构体及函数指针；第3章，主要介绍算法与数据结构，包含链表、哈希表、队列等；第4章，主要介绍面向对象的编程思想，包含面向对象的基础概念、虚函数的妙用、状态机设计等。 本书既可作为高等院校本科、高职高专电子信息工程、自动化、机电一体化及计算机专业的教材，也可作为电子及计算机编程爱好者的自学用书，还可作为软件开发工程技术人员的参考书。

　　周立功：周立功单片机发展有限公司总经理，江西理工大学机电学院自动化教研室教授，硕士生导师，嵌入式系统技术方向学科带头人，中国计算机学会高级会员，中国计算机学会嵌入式系统学会（微机专委）理事，中国单片机学会理事。从1981年开始从事单片机与嵌入式系统的应用、开发与推广。在教学实践过程中，为了培养具有较好工程实践能力零适应期的大学生，周立功创立了3＋1嵌入式系统应用创新教学模式。

第1章 程序设计基础………………………………………………………………… 1
1.1 思想的力量 ……………………………………………………………………… 1
1.1.1 过程主题 …………………………………………………………………… 1
1.1.2 思维差异 …………………………………………………………………… 2
1.1.3 语言的鸿沟…………………………………………………………………… 3
1.2 变量与指针 ……………………………………………………………………… 12
1.2.1 变 量 ……………………………………………………………………… 12
1.2.2 值的表示形式 ……………………………………………………………… 16
1.2.3 数据的输入/输出 …………………………………………………………… 23
1.3 指针变量与指针的指针…………………………………………………………… 28
1.3.1 声明与访问 ………………………………………………………………… 28
1.3.2 变量的访问 ………………………………………………………………… 33
1.3.3 指针的指针 ………………………………………………………………… 36
1.4 简化表达式 ……………………………………………………………………… 38
1.4.1 逻辑表达式 ………………………………………………………………… 39
1.4.2 综合表达式 ………………………………………………………………… 40
1.4.3 条件表达式 ………………………………………………………………… 42
1.5 共性与可变性分析 ……………………………………………………………… 42
1.5.1 分析方法 …………………………………………………………………… 42
1.5.2 建立抽象 …………………………………………………………………… 44
1.5.3 建立接口 …………………………………………………………………… 44
1.5.4 实现接口 …………………………………………………………………… 48
1.5.5 使用接口 …………………………………………………………………… 50
1.6 数组与指针 ……………………………………………………………………… 51
1.6.1 数 组 ……………………………………………………………………… 51
1.6.2 数组的访问形式 …………………………………………………………… 57
1.6.3 泛型编程 …………………………………………………………………… 60
1.7 数组的数组与指针 ……………………………………………………………… 69
1.7.1 指向数组的指针 …………………………………………………………… 69
1.7.2 二维数组 …………………………………………………………………… 71
1.7.3 将二维数组作为函数参数 …………………………………………………… 73
1.8 字符串与指针 …………………………………………………………………… 77
1.8.1 字符常量 …………………………………………………………………… 77
1.8.2 字符串常量 ………………………………………………………………… 81
1.8.3 指针数组 …………………………………………………………………… 92
1.9 动态分配内存 …………………………………………………………………… 99
1.9.1 malloc()函数 ……………………………………………………………… 100
1.9.2 calloc()函数 ……………………………………………………………… 101
1.9.3 free()函数 ………………………………………………………………… 101
1.9.4 realloc()函数 ……………………………………………………………… 103
第2章 程序设计技术……………………………………………………………… 105
2.1 函数指针与指针函数 …………………………………………………………… 105
2.1.1 函数指针 …………………………………………………………………… 105
2.1.2 指针函数 …………………………………………………………………… 108
2.1.3 回调函数 …………………………………………………………………… 112
2.1.4 函数指针数组 ……………………………………………………………… 119
2.2 结构体 ………………………………………………………………………… 120
2.2.1 内存对齐 …………………………………………………………………… 121
2.2.2 内含基本数据类型 ………………………………………………………… 124
2.2.3 内置函数指针 ……………………………………………………………… 130
2.2.4 嵌套结构体 ………………………………………………………………… 134
2.2.5 结构体数组 ………………………………………………………………… 138
2.3 栈与函数返回…………………………………………………………………… 142
2.3.1 堆 栈 …………………………………………………………………… 142
2.3.2 入栈与出栈 ………………………………………………………………… 143
2.3.3 函数的调用与返回 ………………………………………………………… 144
2.4 栈 ADT ………………………………………………………………………… 146
2.4.1 不完全类型 ………………………………………………………………… 146
2.4.2 抽象数据类型 ……………………………………………………………… 150
2.4.3 开闭原则(OCP) …………………………………………………………… 160
第3章 算法与数据结构…………………………………………………………… 165
3.1 算法问题 ……………………………………………………………………… 165
3.1.1 排 序 …………………………………………………………………… 165
3.1.2 搜 索 …………………………………………………………………… 167
3.1.3 O 记法 …………………………………………………………………… 169
3.2 单向链表 ……………………………………………………………………… 175
3.2.1 存值与存址 ………………………………………………………………… 175
3.2.2 数据与p_next分离 ………………………………………………………… 184
3.2.3 接 口 …………………………………………………………………… 190
3.3 双向链表 ……………………………………………………………………… 201
3.3.1 添加结点 …………………………………………………………………… 205
3.3.2 删除结点 …………………………………………………………………… 208
3.3.3 遍历链表 …………………………………………………………………… 210
3.4 迭代器模式 …………………………………………………………………… 213
3.4.1 迭代器与容器 ……………………………………………………………… 213
3.4.2 迭代器接口 ………………………………………………………………… 214
3.4.3 算法的接口 ………………………………………………………………… 219
3.5 哈希表 ………………………………………………………………………… 225
3.5.1 问 题 …………………………………………………………………… 225
3.5.2 哈希表的类型 ……………………………………………………………… 229
3.5.3 哈希表的实现 ……………………………………………………………… 231
3.6 队列 ADT ……………………………………………………………………… 240
3.6.1 建立抽象 …………………………………………………………………… 240
3.6.2 建立接口 …………………………………………………………………… 240
3.6.3 实现与使用接口 …………………………………………………………… 243
第4章 面向对象编程……………………………………………………………… 252
4.1 OO 思想 ……………………………………………………………………… 252
4.1.1 职责转移 …………………………………………………………………… 252
4.1.2 OO 机制 …………………………………………………………………… 254
4.1.3 OO 收益 …………………………………………………………………… 255
4.2 类与对象 ……………………………………………………………………… 256
4.2.1 对 象 …………………………………………………………………… 256
4.2.2 类 ………………………………………………………………………… 258
4.2.3 封 装 …………………………………………………………………… 262
4.3 继承与多态 …………………………………………………………………… 268
4.3.1 抽 象 …………………………………………………………………… 268
4.3.2 继 承 …………………………………………………………………… 269
4.3.3 职责驱动设计 ……………………………………………………………… 272
4.3.4 多态性 …………………………………………………………………… 276
4.4 虚函数 ………………………………………………………………………… 279
4.4.1 二叉树 …………………………………………………………………… 279
4.4.2 表达式算术树 ……………………………………………………………… 280
4.4.3 虚函数 …………………………………………………………………… 288
4.5 状态机 ………………………………………………………………………… 292
4.5.1 有限状态机 ………………………………………………………………… 292
4.5.2 State模式 ………………………………………………………………… 296
4.5.3 动作类 …………………………………………………………………… 306
4.6 框架与重用 …………………………………………………………………… 308
4.6.1 框 架 …………………………………………………………………… 308
4.6.2 契 约 …………………………………………………………………… 309
4.6.3 建立契约 …………………………………………………………………… 310
4.6.4 框架与重构 ………………………………………………………………… 311
参 考 文 献…………………………………………………………………………… 313