学期2024-2025-1 学号20241317 《计算机基础与程序设计》第十三周学习总结

学期2024-2025-1 学号20241317 《计算机基础与程序设计》第十三周学习总结

作业信息

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教材学习内容总结

在《C语言程序设计》教材中，第十二章通常会介绍结构体以及基于结构体构建的简单数据结构。以下是这一章节可能包含的内容总结：

结构体（Structures）

• 结构体定义：介绍如何使用struct关键字定义结构体类型，包括如何声明结构体变量。
• 结构体初始化：讲解如何初始化结构体变量，包括直接初始化和使用memset()函数进行初始化。
• 结构体访问：使用.运算符访问结构体成员，以及如何通过指针访问结构体成员（使用->运算符）。
• 结构体数组：创建和操作结构体数组，包括如何遍历和处理结构体数组。
• 结构体与函数：如何将结构体作为参数传递给函数，以及如何从函数返回结构体。
• 结构体嵌套：介绍结构体中可以嵌套其他结构体，以及如何访问嵌套结构体的成员。

枚举类型（Enumerations）

• 枚举定义：使用enum关键字定义枚举类型，以及如何声明枚举变量。
• 枚举使用：讲解如何使用枚举类型来表示一组相关的常量，提高代码的可读性和可维护性。

联合体（Unions）

• 联合体定义：介绍如何使用union关键字定义联合体类型，以及如何声明联合体变量。
• 联合体使用：讲解联合体的特性，即所有成员共享同一块内存空间，以及如何根据需要访问不同的成员。

数据结构基础

• 链表（Linked List）：
  • 单链表：介绍单链表的基本概念，包括节点的定义和链表的创建。
  • 链表操作：讲解如何实现链表的插入、删除、查找等基本操作。
• 栈（Stack）：
  • 栈的定义：介绍栈的后进先出（LIFO）特性。
  • 栈的实现：使用数组或链表实现栈，并实现栈的基本操作，如push、pop、peek等。
• 队列（Queue）：
  • 队列的定义：介绍队列的先进先出（FIFO）特性。
  • 队列的实现：使用数组或链表实现队列，并实现队列的基本操作，如enqueue、dequeue、front等。
• 树（Tree）：
  • 树的定义：介绍树的基本概念，包括节点、边、根节点、叶子节点等。
  • 二叉树：讲解二叉树的定义，以及如何使用结构体表示二叉树的节点。
  • 二叉树遍历：介绍二叉树的三种基本遍历方法：前序遍历、中序遍历和后序遍历。

应用实例

• 结构体在实际问题中的应用：通过一些实际问题，展示如何使用结构体来组织和管理数据。
• 数据结构的应用：通过实例讲解如何使用链表、栈、队列等数据结构解决实际问题，如栈在表达式求值中的应用、队列在任务调度中的应用等。

这一章节的内容旨在帮助读者掌握结构体的使用方法，并通过结构体构建简单的数据结构，为后续更复杂的数据结构和算法学习打下基础。

教材学习中的问题和解决过程（先问 AI）

（一个模板：我看了这一段文字 （引用文字），有这个问题 （提出问题）。 我查了资料，有这些说法（引用说法），根据我的实践，我得到这些经验（描述自己的经验）。 但是我还是不太懂，我的困惑是（说明困惑）。【或者】我反对作者的观点（提出作者的观点，自己的观点，以及理由）。 ）

• 问题1：结构体定义注意事项有什么？
• 问题1解决方案：在C语言中定义结构体时，需要注意以下几点：

1. 结构体名称

• 命名规范：结构体类型名称应遵循良好的命名规范，通常使用大写字母开头或全大写字母，并使用下划线分隔单词，例如Student或STUDENT_INFO。
• 避免与关键字冲突：确保结构体名称不与C语言的关键字或已定义的标识符冲突。
• 描述性名称：选择能够清晰描述结构体内容和用途的名称，使代码更易读和理解。

2. 成员变量

• 类型选择：根据实际需求为成员变量选择合适的数据类型，例如使用int表示整数、float或double表示浮点数、char数组表示字符串等。
• 成员命名：为成员变量选择有意义的名称，通常使用小写字母开头，并使用下划线分隔单词，例如name、age、score等。
• 避免重复成员：确保结构体中没有重复的成员变量，每个成员变量应具有独特的功能和用途。
• 对齐和填充：了解结构体成员的对齐和填充规则，不同编译器和平台可能有不同的对齐要求，这可能会影响结构体的内存占用和性能。

3. 结构体初始化

• 初始化方式：在定义结构体变量时，可以使用初始化列表对成员变量进行初始化，例如：

  struct Student stu = {"John", 20, 85.5};
  

• 默认初始化：如果未显式初始化，结构体的成员变量可能会被初始化为零或随机值，具体取决于编译器和平台。

4. 结构体嵌套

• 嵌套结构体：结构体中可以嵌套其他结构体，但要注意嵌套的层次不宜过深，以保持代码的清晰和可维护性。
• 嵌套访问：访问嵌套结构体的成员时，需要使用多个.运算符，例如：

  struct Address address = {"China", "Beijing"};
  struct Student stu = {"John", 20, address};
  printf("%s\n", stu.address.city);
  

5. 结构体与指针

• 结构体指针：可以使用指针访问结构体变量，使用->运算符访问成员变量，例如：

  struct Student *p = &stu;
  printf("%s\n", p->name);
  

• 动态分配结构体：可以使用malloc()等函数动态分配结构体内存，但要注意内存的释放和指针的管理。

6. 结构体与函数

• 函数参数：将结构体作为函数参数传递时，可以传递结构体变量或结构体指针，根据需要选择传值或传址。
• 返回结构体：函数可以返回结构体变量，但要注意大结构体的返回可能会导致性能开销。

7. 结构体与内存管理

• 内存占用：了解结构体的内存占用情况，包括成员变量的大小和对齐填充的影响。
• 内存释放：如果结构体中包含指向动态分配内存的指针，需要在适当的时候释放这些内存，避免内存泄漏。

通过注意这些事项，可以更好地定义和使用结构体，提高程序的可读性、可维护性和性能。

• 问题2：如何实现链表的位置转换？
• 问题2解决方案：在链表中实现位置交换，通常是指交换两个节点在链表中的位置。以下是实现链表位置交换的一般步骤和注意事项：

单链表节点交换

假设我们有一个单链表，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。我们需要交换两个节点node1和node2的位置。以下是实现步骤：

1. 定义链表节点结构体

typedef struct ListNode {int data;struct ListNode *next;
} ListNode;

2. 查找节点及其前驱节点

• 首先，需要找到node1和node2以及它们的前驱节点prev1和prev2。
• 如果node1或node2是头节点，那么它们的前驱节点可以是NULL。

3. 交换节点

• 根据node1和node2的位置关系，以及它们是否相邻，分别处理不同的情况：
  • 如果node1和node2相邻，交换它们的next指针。
  • 如果node1和node2不相邻，需要调整它们的前驱节点的next指针，以及node1和node2的next指针。

4. 处理特殊情况

• 如果node1或node2是尾节点，需要特别注意尾节点的处理。
• 如果链表只有一个节点或两个节点相同，不需要进行交换。

示例代码

以下是一个简单的示例代码，展示如何交换两个节点的位置：

void swapNodes(ListNode **head, ListNode *node1, ListNode *node2) {if (node1 == node2) {return; // 相同节点，无需交换}ListNode *prev1 = NULL, *prev2 = NULL;ListNode *current = *head;// 查找node1的前驱节点while (current && current->next != node1) {prev1 = current;current = current->next;}// 查找node2的前驱节点current = *head;while (current && current->next != node2) {prev2 = current;current = current->next;}// 如果没有找到node1或node2，无法交换if (!node1 || !node2) {return;}// 处理node1和node2的前驱节点if (prev1) {prev1->next = node2;} else {*head = node2; // node1是头节点}if (prev2) {prev2->next = node1;} else {*head = node1; // node2是头节点}// 交换node1和node2的next指针ListNode *temp = node1->next;node1->next = node2->next;node2->next = temp;
}

注意事项

• 边界条件：确保处理好头节点和尾节点的特殊情况。
• 相邻节点：如果两个节点相邻，交换时要注意不要丢失链表的连接。
• 内存管理：在交换过程中，不要丢失对节点的引用，确保链表的完整性和连续性。
• 效率考虑：在实际应用中，频繁的节点交换可能会导致链表操作的效率降低，需要根据具体需求进行优化。

通过上述步骤和示例代码，可以在单链表中实现节点的位置交换。对于双向链表，交换过程类似，但需要同时调整前驱和后继指针。

• ...

基于AI的学习

问题1：举例机构体和联合体的区别：
结构体（struct）和联合体（union）都是C语言中用于组合多个不同类型的数据项的复合类型，但它们在内存分配和使用方式上有显著的区别。以下是结构体和联合体的区别举例：

结构体（struct）

• 内存分配：结构体为每个成员变量分配独立的内存空间。结构体的总大小等于其所有成员变量大小的总和（考虑内存对齐）。
• 成员访问：可以同时访问结构体的所有成员变量，每个成员变量都有自己的内存地址。
• 使用场景：适用于需要存储多个相关数据项的场景，例如表示一个学生的信息（姓名、年龄、成绩等）。

结构体示例

#include <stdio.h>// 定义一个学生结构体
typedef struct {char name[50];int age;float score;
} Student;int main() {// 创建并初始化一个学生结构体变量Student stu = {"John Doe", 20, 85.5};// 访问和打印结构体成员printf("Name: %s\n", stu.name);printf("Age: %d\n", stu.age);printf("Score: %.2f\n", stu.score);return 0;
}

联合体（union）

• 内存分配：联合体为所有成员变量分配同一块内存空间。联合体的大小等于其最大成员变量的大小。
• 成员访问：同一时间只能使用联合体的一个成员变量，因为所有成员共享同一块内存。
• 使用场景：适用于需要根据不同的情况存储不同类型的数据的场景，例如表示一个可以存储整数或浮点数的变量。

联合体示例

#include <stdio.h>// 定义一个可以存储整数或浮点数的联合体
typedef union {int intValue;float floatValue;
} Number;int main() {// 创建一个联合体变量Number num;// 存储整数num.intValue = 100;printf("Integer Value: %d\n", num.intValue);// 存储浮点数num.floatValue = 3.14;printf("Float Value: %.2f\n", num.floatValue);return 0;
}

总结

• 内存使用：结构体使用更多的内存，因为每个成员都有独立的内存空间；联合体使用较少的内存，因为所有成员共享同一块内存。
• 数据访问：结构体可以同时访问所有成员；联合体同一时间只能访问一个成员。
• 适用场景：结构体适用于存储多个相关数据项；联合体适用于根据需要存储不同类型的数据。

通过这些区别和示例，可以更好地理解结构体和联合体在C语言中的不同用途和使用方式。
问题2：如何查找链表？
在链表中查找特定的节点通常涉及遍历链表，直到找到符合条件的节点。查找操作是链表操作中的基本操作之一，以下是一些常见的查找方法和示例：

单链表查找

假设我们有一个单链表，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。我们需要查找包含特定值的节点。

定义链表节点结构体

typedef struct ListNode {int data;struct ListNode *next;
} ListNode;

查找特定值的节点

ListNode* findNode(ListNode *head, int value) {ListNode *current = head; // 从头节点开始遍历while (current != NULL) {if (current->data == value) {return current; // 找到节点，返回节点指针}current = current->next; // 移动到下一个节点}return NULL; // 遍历结束，未找到节点
}

双向链表查找

双向链表的查找与单链表类似，但由于每个节点都有前驱和后继指针，可以双向遍历。但通常情况下，查找操作仍然从头节点开始向后遍历。

定义双向链表节点结构体

typedef struct DoublyListNode {int data;struct DoublyListNode *prev;struct DoublyListNode *next;
} DoublyListNode;

查找特定值的节点

DoublyListNode* findNode(DoublyListNode *head, int value) {DoublyListNode *current = head;while (current != NULL) {if (current->data == value) {return current;}current = current->next;}return NULL;
}

循环链表查找

循环链表的查找也需要遍历链表，但由于链表是循环的，需要注意避免无限循环。

定义循环链表节点结构体

typedef struct CircularListNode {int data;struct CircularListNode *next;
} CircularListNode;

查找特定值的节点

CircularListNode* findNode(CircularListNode *head, int value) {if (head == NULL) {return NULL;}CircularListNode *current = head;do {if (current->data == value) {return current;}current = current->next;} while (current != head); // 循环直到回到头节点return NULL;
}

查找节点的前驱节点

在某些情况下，可能需要找到某个节点的前驱节点，例如在删除节点时。

查找特定值节点的前驱节点

ListNode* findPreviousNode(ListNode *head, int value) {if (head == NULL || head->next == NULL) {return NULL;}ListNode *current = head;while (current->next != NULL) {if (current->next->data == value) {return current; // 返回前驱节点}current = current->next;}return NULL; // 未找到
}

注意事项

• 边界条件：在查找过程中，要特别注意链表为空或只有一个节点的情况。
• 效率：查找操作的时间复杂度为O(n)，其中n是链表的长度。对于大型数据集，查找效率可能较低，可以考虑使用其他数据结构（如哈希表）来提高查找效率。
• 循环链表：在循环链表中查找时，要确保不会无限循环，通常通过检查当前节点是否回到头节点来结束循环。

通过这些方法和示例，可以在不同类型的链表中实现查找操作。

三个原则：

• 切勿原封不动地接受生成式人工智能工具的输出；确保对其进行评估、完善和修改（或提示），以适应您的目标。
• 切勿将任何个人数据（自己、同学、老师等）或版权材料纳入到你的提示词中。这个可以说是保护个人隐私的最起码的举措。
• 所有人工智能生成工具都容易产生幻觉，因此会生成不准确或误导性的信息，要学会甄别信息真假

选择至少2个知识点利用chatgpt等工具进行苏格拉底挑战，并提交过程截图，提示过程参考下面内容

“我在学***X知识点，请你以苏格拉底的方式对我进行提问，一次一个问题”

核心是要求GPT：“请你以苏格拉底的方式对我进行提问”

然后GPT就会给你提问，如果不知道问题的答案，可以反问AI：“你的理解（回答）是什么？”

如果你觉得差不多了，可以先问问GPT：“针对我XXX知识点，我理解了吗？”

GPT会给出它的判断，如果你也觉得自己想清楚了，可以最后问GPT：“我的回答结束了，请对我的回答进行评价总结”，让它帮你总结一下。

代码调试中的问题和解决过程

• 问题1：XXXXXX
• 问题1解决方案：XXXXXX
• 问题2：XXXXXX
• 问题2解决方案：XXXXXX
• ...

代码托管

（statistics.sh脚本的运行结果截图）

上周考试错题总结

• 错题1及原因，理解情况
• 错题2及原因，理解情况
• ...

其他（感悟、思考等，可选）

xxx
xxx

学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
目标	5000行	30篇	400小时
第一周	200/200	2/2	20/20
第二周	300/500	2/4	18/38
第三周	500/1000	3/7	22/60
第四周	300/1300	2/9	30/90

尝试一下记录「计划学习时间」和「实际学习时间」，到期末看看能不能改进自己的计划能力。这个工作学习中很重要，也很有用。
耗时估计的公式
：Y=X+X/N ，Y=X-X/N，训练次数多了，X、Y就接近了。

参考：软件工程软件的估计为什么这么难，软件工程 估计方法

• 计划学习时间:XX小时

• 实际学习时间:XX小时

• 改进情况：

(有空多看看现代软件工程 课件
软件工程师能力自我评价表)

参考资料

• 《计算机科学概论（第七版）》
• ...