C语言算法(二分查找、文件读写)

二分查找

前提条件：数据有序，随机访问

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#include <stdio.h>

int binary_search(int arr[],int n,int key);

int main(void) {}

int search(int arr[],int left,int right,int key) {
	//边界条件
	if(left > right) return -1;
	//int mid = (left + right) / 2;
	//防止溢出
	int mid = left + ((right - left) >> 1);
	if(key < arr[mid]) {
		return search(arr,left,mid - 1,key);
	}else fi(key > arr[mid]) {
		return search(arr,mid + 1,right,key);
	}else {
		return mid;
	}
}
//递归
int binary_search(int arr[],int n,int key) {
	return search(arr,0,n-1,key);
}
//循环
int binary_search(int arr[]],int n,int key) {
	if(n == 0) return -1;
	int left = 0,right = n-1;
	while(left <= right) {
		int mid = left + ((right - left) >> 1);
		if(key < arr[mid]) {
			right = mid - 1;
		}else if(key > arr[mid]) {
			left = mid + 1 ;
		}else {
			return mid;
		}
	}
	return -1;
}

二分查找的局限性

（1）二分查找依赖顺序表的结构，需要你有序性

（2）二分查找针对的是有序数据

（3）数据量太小没必要进行二分查找；

a）二分查可以减少比较操作；

b）比较操作很耗时

（4）数据量太大也不适合二分查找

（5）动态数据也不适合二分查找

（6）动态数据查找：平衡二叉树，哈希表

二分查找变种

（1）查找第一个与key值相同的元素

（2）查找最后一个与key值相同的元素

（3）查找最后一个小于等于key值的元素

（4）查找第一个大于等于key值的元素

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//查找第一个与key值相同的元素
int binary_search1(int arr[],int n,int key) {
	int left = 0,right = n - 1;
	while(left <= right) {
		int mid = left + ((right-left) >> 1);
		if(key < arr[mid]) {
			right = mid - 1;
		}else if(key > arr[mid]) {
			left = mid + 1;
		}else {
			if(mid == left || arr[mid - 1] < key) {
				return mid;
			}
			right = mid - 1;
		}
	}
	return -1;
}
//查找最后一个与key值先沟通呢房的人元素
//查找最后一个小于等于key值的元素
int binary_search2(int arr[],int n,int key) {
	int left = 0,right = n - 1;
	while(left <= right) {
		int mid = left + ((right-left) >> 1);
		if(arr[mid] > key) {
			right = mid - 1;
		}else {
			if(mid == right || arr[mid + 1] > key) {
				return mid;
			}
			left  = mid +1;
		}
	}
	return -1;
}

文件

流：表示任意输入的源或输出的目的地

文件缓冲

缓冲区的分类：

满缓冲区：当缓冲区空的时候才会向缓冲区中写入数据，当缓冲区满的时候才会从缓冲区中读取数据

行缓冲区：每次从输入流中读取一行数据，每次也只会从缓冲区中被输出流读取一行数据

无缓冲区：不会进行缓冲，数据直接写到我们的目标文件内之中

刷新缓冲区
ffluh:刷新输出流中的数据到实际中的文件中去

标准流

在c语言中流对应的数据类型是--->FILE结构体

使用FILE*表示一个流

其中回从出流的起始位置，目前流读取到的位置

这三个标准流可以直接使用，使用完毕之后也不需要关闭
stdin:标准输入流，一般将其和键盘关联起来
stdout:标准输出流，一般将其和显示器关联起来
stderr:标准错误流，一般将其哦和显示器关联起来

文本文件和二进制文件

打开之后可以看得懂的就是文本文件，存储的是字符数据

打开之后看不懂的就是二进制文件，存储的是二进制形式数据

文本文件有两个特殊的性质：

（1）文本文件有行的概念，二进制文件没有行的概念【Linux中换行\n,windows中换行\r/\n】

（2）文本文件可能包含一个特殊的文件末尾：EOF 【windows中表示文件末尾\x1a(使用快捷键ctrl + z可以向输入流中输入一个结尾字符)】

文本文件存储数据：优点：方便人类阅读和编辑；缺点：占用空间大

二进制文件存储数据：缺点：人类看不懂，不方便编辑；优点：占用空间小

打开文件和关闭文件
fopen打开文件

filename:文件路径
mode:打开文件的方式

文件路径分为绝对路径（从根目录，盘符开始，一致到文件所在的位置）和相对路径（从当前工作目录开始，一致到文件所在的位置）

打开方式：
r(rt)--->read只读，要求文件事先存在；
w(wt)--->write只写模式，不要求文件存在，如果文件存在，写之前会清空原文件内容；
a(at)--->append追加不要求文件存在，如果文件存在，不会清空源文件的内容
r+(rb+)--->可读可写，要求文件存在，如果写数据会清空数据
w+(wb+)--->可读可写，不要求文件存在
a+(ab+)--->可读可写，不要求文件存在，不会清空原有数据

以上方法用于读写文本文件，读写二进制文件为rb,wb,ab,rb+,wb+,ab+

fclose：关闭文件

如果成功关闭返回0；否则返回EOF

文件的读写
文本文件的读写
fgetc：一次读一个字符，可以从任意输入流中读数据
fputc：一次写一个字符，可以将数据写到任意的输出流中
fgets：一次读取一行，读到换行符为止，可以从任意的流中读取字符串
fputs：把一个字符串写入到一个输出流中
fscanf：用格式化的方式将数据从标准输入流stdin中读入
fprintf：用格式化的方式将数据写到stdout标准输出流中

从stream流中读取最多count个数据到str中，遇到换行符就停止读入，会将存储数据的st指针返回回来，如果失败会返回空指针

将str字符串写出到输出流stream中

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#define _CRT_SECURE_NO_WARINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define N 100
int main(int argc,char *argv[]) {
	if(argc != 3) {
		fprintf(stderr,"Invalid arguments.\n");//向stderr错误输出流中输入错误信息
		exit(1);
	}
	FILE* src = fopen(argv[1],"r");//打开文件
	if(src == NULL) {
		printf("Error:open %s failed.\n",argv[1]);
		exit(1);
	}
	FILE* dest = fopen(argv[2],"w");
	if(dest == NULL) {
		printf("Error:open %s failed.\n",argv[2]);
		fclose(src);
		exit(1);
	}
	//读写数据
	//每次读取字符
	//int ch;
	//while((ch = fgetc(src) != EOF)) {
	//	fputc(ch,dest);//将字符写入dest流中
	//}
	//读写一行数据
	char buf[N];
	while(fgets(buf,N,src) != NULL) {
		fputs(buf,dest);
	}
	//关闭流
	fclose(src);
	fclose(dest);
	
	return 0;
}

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#include <stdio.h>

typedef struct student_s{
	int number;
	char name[25];
	int chinese;
	int math;
	int english;
}Student;

int main(void) {
	//序列化：把内存中的对象持久化（格式：文本格式）xml,json存在磁盘中
	Student s = {1,"xixi",100,100,100};
	
	FILE* fp = fopen("student.dat","w");
	if(fp == NULL) {
		fprintf(stderr,"Error:open student.dat failed.\n");
		exit(1);
	}
	fprintf(fp,"%d %s %d %d %d\n",s.number,s.name,s.chinese,s.math,s.english);
	fclose(fp);
	//反序列化：把持久化的数据加载到内存，斌生产对应的对象
	FILE* fp = fopen("student.dat","r");
	if(fp == NULL) {
		fprintf(stderr,"Error:open student.dat failed.\n");
		exit(1);
	}
	Student s;
	fscanf(fp,"%d%s%d%d%D",&s.number,&s.name,&s.chinese,&s.math,&s.english);
	fclose(fp);
	return 0;	
}

二进制文件的读写

buffer：把文件中的数据读到buffer中
size：每个元素的大小
count：表示又多少个元素
stream：需要从那个数据流中读取数据

返回值是成功读入数据的个数

buffer：内存中的对象，我们要将内存buffer中的数据写入到文件中
size：每个对象的大小
count：要写的对象的数量
stream：要写到的目标输出流

返回值是成功写出对象的个数，一般情况下返回值和count值是相同的

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#define _CRT_SECURE_NO_WARINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define N 4096
int main(int argc,char *argv[]) {
	if(argc != 3) {
		fprintf(stderr,"Invalid arguments.\n");//向stderr错误输出流中输入错误信息
		exit(1);
	}
	FILE* src = fopen(argv[1],"rb");//打开文件
	if(src == NULL) {
		printf("Error:open %s failed.\n",argv[1]);
		exit(1);
	}
	FILE* dest = fopen(argv[2],"wb");
	if(dest == NULL) {
		printf("Error:open %s failed.\n",argv[2]);
		fclose(src);
		exit(1);
	}
	//读写数据
	char buf[4096]; 
	int n;//读入数据的个数
	while((n = fread(buf, 1, N, src)) != 0) {//从src中的数据读入到buf中
	fwrite(buf, 1, n, dest);//将src中的数据写入到dest中去
		
	}
	//关闭流
	fclose(src);
	fclose(dest);
	
	return 0;
}

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//二进制形式序列化
#include <stdio.h>

typedef struct student_s{
	int number;
	char name[25];
	int chinese;
	int math;
	int english;
}Student;

int main(void) {
	//序列化：把内存中的对象持久化（格式：文本格式）xml,json存在磁盘中
	Student s = {1,"xixi",100,100,100};
	
	FILE* fp = fopen("student.dat","wb");
	if(fp == NULL) {
		fprintf(stderr,"Error:open student.dat failed.\n");
		exit(1);
	}
	fwrite(&s,sizeof(s),1,fp);
	fclose(fp);
	
	//反序列化：把持久化的数据加载到内存，斌生产对应的对象
	FILE* fp = fopen("student.dat","rb");
	if(fp == NULL) {
		fprintf(stderr,"Error:open student.dat failed.\n");
		exit(1);
	}
	Student s;
	fread(&s,sizeof(s),1,fp);
	fclose(fp);
	return 0;	
}

文件定位

查找文件中对应的位置,可以改变读写指针位置
int fseek(FILE* stream,long int offset,int whence)
offset：以字节为单位计算偏移量
whence:参照点【whence取值：（1）SEEK_SET：文件的起始位置；（2）SEEK_CUR：文件的当前位置；（3）SEEK_END：文件的末尾位置】

移动到文件的开始：fseek(stream,0L,SEEK_SET);<==>rewind(stream);

往回移动10个字节：fseek(stream,-10L,SEEK_CUR);

移动到文件的末尾：fseek(stream,0L,SEEK_END);
打印当前文件的位置（相对于SEEK_SET而言）
long ftell(FILE* stream)
可以将处于任意读写位置的指针指向开始位置
void rewind(FILE* stream)

c 复制代码

#include <stdio.h>

typedef struct student_s{
	int number;
	char name[25];
	int chinese;
	int math;
	int english;
}Student;

int main(void) {
	//序列化：把内存中的对象持久化（格式：文本格式）xml,json存在磁盘中
	Student s = {1,"xixi",100,100,100};
	
	FILE* fp = fopen("student.dat","wb+");
	if(fp == NULL) {
		fprintf(stderr,"Error:open student.dat failed.\n");
		exit(1);
	}
	fwrite(&s,sizeof(s),1,fp);
	
	//反序列化：把持久化的数据加载到内存，斌生产对应的对象
	Student s1;
	rewind(fp);//重定向文件位置 <==>fseek(fp,0L,SEEK_SET)
	fread(&s1,sizeof(s1),1,fp);
	fclose(fp);
	return 0;	
}

错误处理

如果数值计算、文件读写发生错误，系统调用（sysytem call）会把errno设置为对应的值

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#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#inlcude <math.h>

int main(void) {
	printf("%d\n",errno);//0
	printf("%s\n",strerror(errno));//No error
	perror("Error");// Error:No error
	log(0,0);
	printf("%d\n",errno);//34
	printf("%s\n",strerror(errno));// Result too large
	perror("Error");//Error: Result too large
	//虽然errnno可以告诉我们发生错误的系统的调用返回的值，但是我们很难去确定齐放回的数值表示什么含义我们可以使用strerror(errno)打印其字符串表达
	
	return 0;
}