昨天给指针开了个头,今天就正式开始指针的归纳总结了,指针是c语言的特点,可以说没有学指针,就不算学了c,昨天说了指针的概念,定义及使用,今天来讲解一下指针的进阶用法
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指针变量的初始化
在 C 语言中,指针变量的初始化主要有以下几种常见方式:
1. 直接将一个变量的地址赋给指针:
int num = 10;
int *ptr = # // 指针 ptr 指向变量 num 的地址
2. 初始化为 NULL :
int *ptr = NULL; // 表示指针不指向任何有效的内存地址
3. 动态分配内存并初始化指针:
int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int)); // 使用 `malloc` 函数在堆上分配内存,并将指针指向该内存
*ptr = 20; // 对分配的内存进行赋值
需要注意的是,如果指针未被正确初始化就进行使用,可能会导致程序出现难以预料的结果,也就是野指针
野指针
在 C 语言中,“野指针”是指未被初始化或者指向已被释放内存的指针。
野指针的出现通常是由于以下几种情况:
1. 指针变量未初始化。如果一个指针变量声明后未被初始化,它就可能指向任何不确定的内存位置,从而成为野指针。
2. 指针所指向的内存被释放后,指针没有被置为 NULL 或者重新指向有效的内存。
野指针的存在是非常危险的,因为对野指针所指向的内存进行操作可能会导致程序崩溃、数据损坏或者其他不可预测的错误。
为了避免野指针的出现,应当在使用指针前确保其正确初始化,并且在释放指针所指向的内存后,及时将指针置为 NULL 或者让其重新指向有效的内存。
指针的作用
在 C 语言中,指针具有以下重要作用:
1. 实现动态内存分配:通过指针和相关函数(如 malloc 、 calloc 等),可以在程序运行时根据实际需求分配内存空间,提高内存使用的灵活性和效率。
2. 方便数组和字符串的操作:可以通过指针更高效地遍历数组元素,对字符串进行处理。
3. 实现函数参数的传引用:当需要在函数内部修改外部变量的值时,可以通过指针传递参数,实现“传引用”的效果,而不是单纯的“传值”。
4. 构建复杂的数据结构:如链表、树、图等数据结构,都依赖指针来建立节点之间的连接关系。
5. 访问和操作内存中的数据:能够直接访问特定的内存地址,实现对底层硬件或特定内存区域的控制和操作。
6. 提高程序的效率:例如在一些需要频繁操作大块数据的情况下,使用指针可以减少数据的复制,提高程序的运行速度。
总之,指针是 C 语言中非常强大和灵活的特性,但同时也需要谨慎使用,以避免出现错误。
指针与一维数组
在 C 语言中,指针和一维数组有着密切的关系。
当定义一个一维数组时,数组名实际上就是一个指向数组首元素的指针。例如,定义一个整型数组 int arr[10] , arr 就相当于一个指向 arr[0] 的指针。
通过指针可以方便地遍历数组。例如:
int arr[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
int *ptr = arr; // 指针 ptr 指向数组 arr 的首元素
for (int i = 0; i < 10; i++) {
printf("%d ", *(ptr + i)); // 通过指针访问数组元素
}
数组名和指针在很多情况下可以相互转换和替代。但也有一些细微的区别,比如数组名不能被重新赋值,而指针可以。
指针的运算
在 C 语言中,指针可以进行以下几种运算:
1. 指针的加法和减法:指针加上或减去一个整数 n 时,其结果是指向原指针所指位置向前或向后移动 n 个与指针所指类型相同的元素的位置。例如,对于一个指向整型的指针 int *ptr , ptr + 1 会指向内存中的下一个整数位置。
2. 指针相减:两个指向同一数组的指针可以相减,结果是它们之间的元素个数。
3. 比较运算:可以使用关系运算符(如 == 、 != 、 < 、 > 等)来比较两个指针。但只有当两个指针指向同一数组中的元素时,比较才有意义。
需要注意的是,对指针进行运算时要确保运算的结果是合法的内存地址,否则可能导致程序出现错误。
指针迭代写法的排序查找
插入排序
冒泡排序
选择排序
二分查找
二分查找递归
快速排序
快速排序(Quick Sort)是一种分治的排序算法,其基本思想是:
选择一个基准元素(pivot),通过一趟排序将待排序的序列分割成独立的两部分,其中一部分的所有元素都比基准元素小,另一部分的所有元素都比基准元素大。
然后,对这两部分分别进行快速排序,整个序列就会有序。
具体步骤如下:
1. 从数列中挑出一个元素,称为“基准”(pivot)。
2. 重新排序数列,所有比基准值小的元素摆放在基准前面,所有比基准值大的元素摆在基准后面(相同的数可以到任一边)。在这个分区结束之后,该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区(partition)操作。
3. 递归地(recursively)把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。
快速排序的平均时间复杂度为 ,空间复杂度为 。在最坏情况下,时间复杂度会退化为 ,但这种情况发生的概率较小。