《数据结构》教程c语言版
数据结构实用教程(C语言版)
02
03
树的定义
树是一种非线性数据结构， 由节点和边组成，具有层 次结构。
树的基本操作
包括创建树、插入节点、 删除节点、查找节点等。
树的表示方法
常用表示方法包括孩子表 示法、孩子兄弟表示法等。
二叉树的定义和基本性质
二叉树的定义
二叉树是一种特殊的树，每个节点最多有两个子节点，分 别称为左子节点和右子节点。
数据结构实用教程(c语言版)
目 录
• 引言 • 线性表 • 栈和队列 • 树和二叉树 • 图和网络 • 查找和排序 • 数据结构应用实例分析
01 引言
数据结构的重要性
01
数据结构是计算机科学的基础
数据结构是计算机科学的核心内容之一，它研究如何有效地组织、存储
和处理数据，为算法设计和程序实现提供基础支持。
Dijkstra算法和Floyd算法是常用的最短路径算法，用于求解图中两个顶点之间的最短 路径。
最小生成树算法
Prim算法和Kruskal算法是常用的最小生成树算法，用于求解连通图的最小生成树，即 连接所有顶点的边的权值和最小的子图。
网络流算法和应用
网络流算法
Ford-Fulkerson算法和Edmonds-Karp算 法是常用的网络流算法，用于求解最大流和 最小割等问题。
实例四：图的着色问题
• 问题描述：图的着色问题是一个著名的NP完全问题，它要求给图中的每个顶点 着色，使得相邻的顶点颜色不同，并且使用的颜色数量最少。
• 数据结构应用：图的着色问题可以使用邻接矩阵或邻接表来表示图的结构。邻 接矩阵是一个二维数组，用于表示顶点之间的连接关系；邻接表则使用链表来 表示每个顶点的邻居节点。在图的着色过程中，我们可以使用数组来保存每个 顶点的颜色。
数据结构(C语言版)第1章 绪论
(C语言版 语言版) 语言版
主讲教师: 吴让仲 主讲教师:
Instructor: WU, RANGZHONG E-mail: wurangzhong@
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教材 (Text Book) 数据结构(C语言版 数据结构 语言版) 语言版
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逻辑结构的分类
数据的逻辑结构是本质,可以分为: 数据的逻辑结构是本质,可以分为: 线性结构和 线性结构和非线性结构 也可以分为 集合 结构中的数据元素除了同属于一种类型外,别无 结构中的数据元素除了同属于一种类型外, 其它关系. 其它关系. 线性结构 结构中的数据元素之间存在一对一的关系. 结构中的数据元素之间存在一对一的关系. 树型结构 结构中的数据元素之间存在一对多的关系. 结构中的数据元素之间存在一对多的关系. 图状结构或网状结构 结构中的数据元素之间存在多对 多的关系. 多的关系.
数据结构发展简史
作为独立课程国外1968年开始设立. 作为独立课程国外1968年开始设立. 1968年开始设立 1968年美国KNUTH教授开创了数据结构的最初 1968年美国KNUTH教授开创了数据结构的最初 年美国KNUTH 体系. 体系. 计算机专业的专业基础课. 计算机专业的专业基础课. 非计算机专业的主要选修课. 非计算机专业的主要选修课.
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数据结构课程的内容
数据结构是介于数学,计算机硬件和计算机软 数据结构是介于数学,计算机硬件和 数学 件之间的一门计算机科学与技术专业的核心课 是编译原理,操作系统,数据库, 程,是编译原理,操作系统,数据库,人工智 能等课程的基础.同时,数据结构技术也广泛 能等课程的基础.同时, 应用于信息科学,系统工程, 应用于信息科学,系统工程,应用数学以及各 信息科学 种工程技术领域. 种工程技术领域. 数据结构课程的先修课程有高级语言程序设计 和离散数学. 和离散数学
《数据结构C语言》课件
堆排序
总结词
比较型时间复杂度最快的排序算法之一
详细描述
堆排序是一种树形选择排序，是对直接选择排序的有 效改进。堆排序的基本思想是：将一个无序数组构建 成一个大顶堆（或小顶堆），然后将堆顶元素（最大 值或最小值）与堆尾元素互换，之后将剩余元素重新 调整为大顶堆（或小顶堆），以此类推，直到整个数 组有序。堆排序的平均时间复杂度为O(nlogn)，最坏 情况下时间复杂度也为O(nlogn)，其空间复杂度为 O(1)。
详细描述
数据结构是计算机科学中一个重要的概念，它涉及到如何有效地组织和存储数据 ，以便能够高效地进行数据的检索、插入、删除和更新等操作。数据结构不仅决 定了数据在计算机中的表示方式，还影响了程序设计的效率。
数据结构的分类
总结词
数据结构可以根据不同的分类标准进行划分，如数据的逻辑结构和物理结构、静态和动态数据结构等 。
图论的应用
图论是研究图的结构和性质的一门学科，图论中的图是由节点和边组成的 数据结构。
图论在计算机科学中有着广泛的应用，例如社交网络分析、搜索引擎、路 由协议等。
在图论中，常见的算法包括最短路径算法、最小生成树算法、拓扑排序算 法等。
哈希表的应用
哈希表是一种基于哈希函数的数据结构，它能 够通过哈希函数将键映射到桶中，从而快速地 查找和插入数据。
详细描述
根据数据的逻辑结构和物理结构，数据结构可以分为线性结构和非线性结构。线性结构如数组、链表 、栈和队列等，非线性结构如树、图和集合等。此外，数据结构还可以根据是否在运行时动态分配内 存分为静态数据结构和动态数据结构。
数据结构的基本操作
总结词
数据结构的基本操作包括创建和销毁数据结构、插入和删除元素、查找和修改元素等。
数据结构 (C语言版) (第二版)(目录)
数据结构（C语言版）（第二版）（目录）第1章导论
1 算法和数据结构
2 什么是数据结构
3 符号，引理，定理与证明
4 说明文篇
5 C语言和程序设计
6 总结
第2章算法分析
1 算法的衡量标准
2 时间和空间复杂度分析
3 运行时复杂度分析
4 递归分析
第3章线性表
1 一维数组
2 线性表
3 顺序表
4 链表
5 循环链表
6 树表
7 双向链表
第4章栈
1 栈的定义
2 栈的抽象数据类型
3 栈的基本操作
4 栈的应用——后缀表达式的求算
第7章树
1 树的定义
2 树的抽象数据类型
3 树的存储
4 树的遍历
5 二叉树
6 二叉排序树（搜索树）
7 平衡二叉树
8 哈夫曼树
9 图的存储
第8章查找
1 静态查找
2 哈希表
3 动态单值查找
第10章数据结构综合应用
1 树的遍历
2 贪心法
3 回溯法
4 分析与评价
附录 A C语言库
1 算法入口及时区函数
2 内存处理函数
3 字符串处理函数
4 文件处理函数
附录 B 内存分配方式。
李春葆编著数据结构(C语言篇)习题与解析(修订版)
一、绪论选择题1.数据结构是一门研究非数值计算的程序设计问题中计算机的1以及它们之间的2和运算等的学科。
1 A.数据元素 B.计算方法 C.逻辑存储 D.数据映像2 A.结构 B.关系 C.运算 D.算法2.数据结构被形式地定义为(K, R)，其中K是1的有限集，R是K上的2有限集。
1 A.算法 B.数据元素 C.数据操作 D.逻辑结构2 A.操作 B.映像 C.存储 D.关系3.在数据结构中，从逻辑上可以把数据结构分成。
A.动态结构和静态结构B.紧凑结构和非紧凑结构C.线性结构和非线性结构D.内部结构和外部结构4.线性结构的顺序存储结构是一种1的存储结构，线性表的链式存储结构是一种2的存储结构。
A.随机存取B.顺序存取C.索引存取D.散列存取5.算法分析的目的是1，算法分析的两个主要方面是2。
1 A.找出数据结构的合理性 B.研究算法中的输入和输出的关系C.分析算法的效率以求改进D.分析算法的易懂性和文档性2 A.空间复杂度和时间复杂度 B.正确性和简单性C.可读性和文档性D.数据复杂性和程序复杂性6.计算机算法指的是1，它必须具备输入、输出和2等5个特性。
1 A.计算方法 B.排序方法 C.解决问题的有限运算序列 D.调度方法2 A.可执行性、可移植性和可扩充性 B.可行性、确定性和有穷性C.确定性、有穷性和稳定性D.易读性、稳定性和安全性7.线性表的逻辑顺序与存储顺序总是一致的，这种说法。
A.正确B.不正确8线性表若采用链式存储结构时，要求内存中可用存储单元的地址。
A.必须连续的B.部分地址必须连续的C.一定是不续的D连续不连续都可以9.以下的叙述中，正确的是。
A.线性表的存储结构优于链式存储结构B.二维数组是其数据元素为线性表的线性表C.栈的操作方式是先进先出D.队列的操作方式是先进后出10.每种数据结构都具备三个基本运算：插入、删除和查找，这种说法。
A.正确B.不正确填空题1.数据逻辑结构包括三种类型、和，树形结构和图形结构合称为。
数据结构(C语言版)__教程
@Description:
*****************************************************/
///////////////////////////////////////////////////////////
// 包含头文件
} // bubble_sort
// 顺序打印数组a中的元素
void print_out(int a[],int n)
{
int i;
for(i=0; i<n; i++)
printf(" %d",a[i]);
printf("\n");
}
实验1-2 三元组
[题目] 用C语言实现三元组ADT，并编写测试程序。
5. 总结
考虑：1）怎样将类C语言算法改写成C语言程序？如：怎样处理局部变量，怎样处理符号常量等。2）怎样书写程序才能提高代码的可读性？如：文件的格式，函数声明的位置，主函数的位置，函数具体实现的位置，采用缩进格式等。3）还遇到那些问题？如：应当熟悉开发环境，应当熟练使用各种调试工具等。
printf("排序后:\n");
print_out(a,10);
}
///////////////////////////////////////////////////////////
// 函数的实现定义在下面
#define TRUE 1
#define FALSE 0
// 起泡排序 主程序
int main()
{
// 测试数据
(2024年)《数据结构实用教程(C语言版)》
通过指针访问元素，实现插入、删除等操作时不需要移动大量元素， 只需修改指针。
链式存储结构的优缺点
优点是插入和删除操作方便，不需要移动大量元素，缺点是随机访 问元素时速度慢，且需要额外的存储空间来存储指针。
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栈和队列
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2024/3/26
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栈的基本概念与操作
栈的定义
栈是一种特殊的线性数据结构，其元素的插入和删除操作只能在表的一端进行，通常称
数组的基本操作
包括数组的创建、数组的访问、数组的遍历、 数组的排序等。
2024/3/26
数组的存储结构
数组通常采用顺序存储结构，即所有元素在内存中连续存放。
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串和数组的应用举例
串的应用举例
包括字符串匹配、文本编辑、 DNA序列分析等。
数组的应用举例
包括矩阵运算、图像处理、科 学计算等。
串和数组的综合应用
5
教材及参考书目
教材
《数据结构实用教程(C语言版)》，作者：徐孝凯，出版社：清华大学出版社。
参考书目
《数据结构与算法分析(C语言描述)》，作者：Mark Allen Weiss，出版社：机 械工业出版社；《大话数据结构》，作者：程杰，出版社：清华大学出版社。
2024/3/26
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线性表
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2024/3/26
数据库和大数据处理
在数据库和大数据处理中，数据压缩可以减少存储空间的占用，提高 数据处理效率。
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THANKS.
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图和网络
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图的基本概念与操作
图的定义
由顶点集和边集构成的数据结构， 表示对象间多对多的关系。
数据结构c语言版课后习题答案
数据结构c语言版课后习题答案数据结构是计算机科学中的一个重要概念，它涉及到组织、管理和存储数据的方式，以便可以有效地访问和修改数据。
C语言是一种广泛使用的编程语言，它提供了丰富的数据结构实现方式。
对于学习数据结构的C语言版课程，课后习题是巩固理论知识和提高实践能力的重要手段。
数据结构C语言版课后习题答案1. 单链表的实现在C语言中，单链表是一种常见的线性数据结构。
它由一系列节点组成，每个节点包含数据部分和指向下一个节点的指针。
实现单链表的基本操作通常包括创建链表、插入节点、删除节点、遍历链表等。
答案：- 创建链表：定义一个链表结构体，然后使用动态内存分配为每个节点分配内存。
- 插入节点：根据插入位置，调整前后节点的指针，并将新节点插入到链表中。
- 删除节点：找到要删除的节点，调整其前后节点的指针，然后释放该节点的内存。
- 遍历链表：从头节点开始，使用指针遍历链表，直到达到链表尾部。
2. 二叉树的遍历二叉树是一种特殊的树形数据结构，其中每个节点最多有两个子节点。
二叉树的遍历是数据结构中的一个重要概念，常见的遍历方式有前序遍历、中序遍历、后序遍历和层序遍历。
答案：- 前序遍历：先访问根节点，然后递归遍历左子树，最后递归遍历右子树。
- 中序遍历：先递归遍历左子树，然后访问根节点，最后递归遍历右子树。
- 后序遍历：先递归遍历左子树，然后递归遍历右子树，最后访问根节点。
- 层序遍历：使用队列，按照从上到下，从左到右的顺序访问每个节点。
3. 哈希表的实现哈希表是一种通过哈希函数将键映射到表中一个位置来访问记录的数据结构。
它提供了快速的数据访问能力，但需要处理哈希冲突。
答案：- 哈希函数：设计一个哈希函数，将键映射到哈希表的索引。
- 哈希冲突：使用链地址法、开放地址法或双重哈希法等解决冲突。
- 插入操作：计算键的哈希值，将其插入到对应的哈希桶中。
- 删除操作：找到键对应的哈希桶，删除相应的键值对。
4. 图的表示和遍历图是一种复杂的非线性数据结构，由顶点（节点）和边组成。
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《数据结构》第五版清华大学自动化系李宛洲2004年5月目录第一章数据结构--概念与基本类型 (6)1.1概述 (6)1.1.1数据结构应用对象 (6)1.1.2学习数据结构的基础 (7)1.1.2.1 C语言中的结构体 (7)1.1.2.2 C语言的指针在数据结构中的关联作用 (8)1.1.2.3 C语言的共用体(union)数据类型 (12)1.1.3数据结构定义 (15)1.2线性表 (17)1.2.1 顺序表 (18)1.2.2 链表 (20)1.2.2.1链表的基本结构及概念 (20)1.2.2.2单链表设计 (22)1.2.2.3单链表操作效率 (29)1.2.2.4双链表设计 (30)1.2.2.5链表深入学习 (32)1.2.2.6稀疏矩阵的三元组与十字链表 (36)1.2.3 堆栈 (41)1.2.3.1堆栈结构 (41)1.2.3.2基本操作 (42)1.2.3.3堆栈与递归 (44)1.2.3.4递归与分治算法 (45)1.2.3.5递归与递推 (49)1.2.3.6栈应用 (52)1.2.4 队列 (57)1.2.4.1队列结构 (57)1.2.3.2队列应用 (59)1.3非线性数据结构--树 (64)1.3.1 概念与术语 (64)1.3.1.1引入非线性数据结构的目的 (64)1.3.1.2树的定义与术语 (65)1.3.1.3树的内部节点与叶子节点存储结构问题 (66)1.3.2 二叉树 (66)1.3.2.1二叉树基本概念 (66)1.3.2.2完全二叉树的顺序存储结构 (68)1.3.2.3二叉树遍历 (69)1.3.2.4二叉树唯一性问题 (71)1.3.3 二叉排序树 (72)1.3.3.1基本概念 (72)1.3.3.2程序设计 (73)1.3.4 穿线二叉树 (79)1.3.4.1二叉树的中序线索化 (80)1.3.4.2中序遍历线索化的二叉树 (81)1.3.5 堆 (82)1.3.5.1建堆过程 (83)1.3.5.2在堆中插入节点 (85)1.3.6 哈夫曼树 (86)1.3.6.1最佳检索树 (86)1.3.6.2哈夫曼树结构与算法 (88)1.3.6.3 哈夫曼树应用 (90)1.3.6.4哈夫曼树程序设计 (92)1.3.7 空间数据结构----二叉树深入学习导读 (95)1.3.7.1k-d树概念 (96)1.3.7.2k-d树程序设计初步 (97)1.4非线性数据结构--图 (100)1.4.1图的基本概念 (100)1.4.2图形结构的物理存储方式 (103)1.4.2.1相邻矩阵 (103)1.4.2.2图的邻接表示 (104)1.4.2.3图的多重邻接表示 (106)1.4.3图形结构的遍历 (107)1.4.4无向连通图的最小生成树（minimum-cost spanning tree:MST） (110)1.4.5有向图的最短路径 (113)1.4.5.1单源最短路径（single-source shortest paths） (113)1.4.5.2每对顶点间最短路经（all-pairs shortest paths） (116)1.4.6拓扑排序 (117)第二章检索 (123)2.1顺序检索 (123)2.2对半检索 (124)2.2.1 对半检索与二叉平衡树 (124)2.2.2对半检索思想在链式存储结构中的应用---跳跃表 (127)2.3分块检索 (133)2.4哈希检索 (134)2.4.1哈希函数 (135)2.4.2闭地址散列 (136)2.4.2.1线性探测法和基本聚集问题 (136)2.4.2.2删除操作造成检索链的中断问题 (138)2.4.2.3随机探测法 (139)2.4.2.4平方探测法 (140)2.4.2.5二次聚集问题与双散列探测方法 (141)2.4.3开地址散列 (142)2.4.4哈希表检索效率 (142)第三章排序 (145)3.1交换排序方法 (145)3.1.1直接插入排序 (145)3.1.2冒泡排序 (147)3.1.3 选择排序 (148)3.1.4 树型选择排序 (149)3.2S HELL排序 (150)3.3快速排序 (152)3.4堆排序 (154)3.5归并排序 (156)3.6数据结构小结 (159)3.6.1 数据结构的基本概念 (159)3.6.2 数据结构分类 (159)3.6.2.1数据结构中的指针问题 (160)3.6.2.2线性表的效率问题 (161)3.6.2.3二叉树 (161)3.6.3排序与检索 (161)3.7算法分析的基本概念 (162)3.7.1基本概念 (162)3.7.2上限分析 (164)3.7.3下限分析 (164)3.7.4空间代价与时间代价转换 (165)第6章高级数据结构内容--索引技术 (167)6.1基本概念 (167)6.2线性索引 (168)6.2.1 线性索引 (168)6.2.2 倒排表 (169)6.32-3树 (170)6.3.1 2-3树定义 (172)6.3.2 2-3树节点插入 (173)6.4B+树 (178)6.4.1 B+树定义 (178)6.4.2 B+树插入与删除 (180)6.4.3 B+树实验设计 (182)第一章数据结构--概念与基本类型1.1概述1.1.1数据结构应用对象计算机应用可以分为两大类，一类是科学计算和工业控制，另一类是商业数据处理。
相应的计算机语言也是如此，比如FORTRAN语言、C、汇编语言主要适应于前者，比如JAVA、Powerbuilder(关系数据库平台开发工具)、Visual C等主要适应于后者。
面向工业控制与科学计算的内容主要涉及它的计算方法、效率与速度等因素，某一特定的测控对象有特定的算法，在这里我们主要侧重于解决问题的方法研究，比如高次方程的叠代算法，快速富氏变换的蝶型算法等。
面向商业管理是要解决海量数据的管理与关联分析，即使是一个特定的对象也有通用的数据管理形式，比如商业数据库系统，无论何种具体应用，它都是大量的表格一类的数据处理形式，在海量数据中检索与查询是一类至关重要的操作工具，于是，数据的逻辑结构与物理组织形式是我们要解决的主要问题，比如表数据的存储形式，索引结构等，也就是数据结构问题。
什么是数据结构？数据结构的研究对象是数据元素，目的是建立数据元素在计算机中的表达方法，简单的说，在一群有限的数据元素集合里，元素与元素之间相互关系的描述，称为它的数据结构。
比如，例1.1描述了有限个数据元素集合的字典的数据结构关系。
例1.1 字典的数据结构D={(able,能干的),(apple,苹果), (bug,虫), (code,代码), (cool,酷),…, (x-ray,X 光),(year,年),(zoo,动物园)}这里，单词是数据元素检索关键字，单词与注释构成数据元素（节点），元素节点之间所表达的关系是按字母的顺序排列，这就是我们给字典这一特定对象选定的数据结构。
另一个例子1.2描述了事务处理中经常见到表格的数据结构形式。
例1.2 线性表数据结构表1.1 设备统计清单理的形式，或者说选择表在计算机中的数据结构形式，需要采取如下步骤：首先，水平方向看表的每一行是一条记录，我们称之为向量a i，a i=（序号，设备名称，型号，单价，数量），a i的各分量是设备这一客观实体的属性，属性的取值就是实体记录，所以，从纵向看，表是成由一组记录所组成的，记录是表的数据结构元素，定义如下：struct BILL{char Facility[20]；char Type[10]；int Cost；int Number；}；表结构表达的记录（节点元素）之间的关系是<a i，a i+1>，所以我们称表结构是线性的，可以用C语言的数组变量定义相应的数据关系为：struct BILL a[4]；同所有的数组变量一样，结构数组的下标也是从0开始的。
因此，在计算机中可以用BILL结构变量型数组A[]来描述表1.1所表达的关系，也就是线性表的数据结构形式：a0=（1，车床，A64，5500，5）a1=（2，台钻，C7，3200，29）a2=（3，铣床，X-2，4000，14）a3=（4，铣，X-34，6700，1）1.1.2学习数据结构的基础数据结构建立在计算机语言之上。
学习计算机语言是学习编程方法，我们应该如何用一种具体的计算机语言实现一个算法。
学习数据结构，是学习如何描述一个应用对象的数据元素（属性构成），如何根据应用对象的特点构造数据元素之间的逻辑关系以及内存中的存储实现，这是二者的区别。
设计数据结构的时候要有相应的计算机语言工具支持，在BASIC、FORTRAN、C语言中，只有C是面向数据结构应用的工具语言。
比较一下C和其它语言的区别就可以知道原因，因为它有定义数据结构基本单元的能力，并有地址的运算能力，这两点是非常重要的。
通过定义数据结构的基本单元，我们可以把不同数据类型的变量聚集在一个节点内；通过地址运算，我们可以把数据结构的逻辑关系在计算机内存中用不同存储方式实现。
在C语言中定义数据结构元素是通过结构体实现的。
1.1.2.1 C语言中的结构体在学习C语言的时候，同学对数组很熟悉，比如一个整型量的数组定义如下：int array[100];它表达了一组整型量的集合，在C语言中基本变量的类型有整型量，浮点变量，字符变量等，将所有基本变量聚合在一起的方法是定义结构体，用结构体作为基本元素描述事物的属性信息，比如表1.1那样，我们称之为数据结构元素，或者节点。
关于数据结构元素在C语言中给出了明确定义：结构元素是一种被命名为一个标识符的各种变量的集合，是提供将各种基本数据类型汇集到一块的手段，它提供了结构变量的格式。
比如一个电话簿的结构元素如下定义：struct ADDER{char Name[20]；char Street[40]；char City[20]；char STATE[2]；unisgned l ong Zip；}；通过结构体定义，ADDER结构变量代表了一组基本数据类型的聚合结构，它就是所谓数据结构的基本单元，我们定义，数据结构就是描述这样一组结构变量之间关系的形式，例如：struct ADDER adder_info[100]；给出了结构变量ADDER的数组结合形式，是一种线性关系数据结构。
1.1.2.2 C语言的指针在数据结构中的关联作用结构化的程序模块和指针的应用是C语言程序设计的基本风格，随着BC和VC的出现，面向对象的程序设计方法以及多线程技术给我们提供了在Windows平台上开发应用软件的多样化风格，但是，指针的应用依然是我们程序设计最基本的特征。