数据与算法分析课件：变量与函数的探索与实践

变数据与算法分析量与函数实的探索与践课程概述了解变量和函数在数据与算法学习变量的类型、作用域、内分析中的核心作用，掌握如何存管理，以及函数的定义、参使用它们来表达和解决各种问数传递、返回值和递归等关键题概念变础量基变量是程序中用来存储数据的值，就像一个容器，可以用来保存数变量名应该有意义，易于理解，遵循特定的命名规则，例如使用驼字、字符、布尔值等等峰命名法或下划线分隔变类量型整型（int）存储整数，例如

10、-

5、0浮点型（float）存储带小数点的数字，例如

3.

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2.5字符型（char）存储单个字符，例如a、B、!布尔型（bool）存储真假值，例如True或False数组存储一组相同类型的数据，例如[1,2,3]、[a,b,c]结构体（struct）存储不同类型的数据，例如学生信息姓名、年龄、成绩变量作用域变变局部量全局量仅在定义它的代码块内有效，在代码块结束后失效在整个程序中有效，可以被多个函数访问和修改动态内存分配栈堆在程序运行时动态分配内存，可根据需要扩展或释放由系统自动管理，用于存储局部变量和函数调用信息变应量在算法中的用计数器用于记录循环累加器用于累积多个标志变量用于指示程次数或特定事件发生的值，例如计算总和或平序中的特定状态，例如次数均值判断条件是否满足状态变量用于记录程序的当前状态，例如游戏中的角色状态础函数基函数是用来执行特定任务的代码块，可以函数声明告诉编译器函数的名称、参数函数调用执行函数代码并获得返回值提高代码复用性和可读性类型和返回值类型函数参数值传递将实参的值复制到形参，形参的修改12引用传递将实参的地址传递给形参，形参的不会影响实参修改会影响实参可变参数允许函数接受不定数量的参数，使默认参数在函数声明中为形参设置默认值，用`...`符号表示可以省略参数传递43值函数返回返回值类型指定函数返回结果的类型，return语句用于将计算结果返回给调用多值返回技巧可以通过返回值类型为元例如int、float、char等函数组、字典或自定义结构体来实现多值返回递归函数1递归函数自身调用自身，可以用来解决一些重复性问题2阶乘计算一个正整数的阶乘，例如5!=5*4*3*2*13斐波那契数列每个数都是前两个数的和，例如1,1,2,3,5,

8...载函数重函数重载定义多个同名函数，但参数列重载解析编译器根据函数调用的参数列最佳匹配编译器会选择与函数调用参数表不同，例如参数数量、类型或顺序不同表，选择合适的函数版本类型最匹配的函数版本联内函数内联函数编译器将函数的代码直接插入到调用函数的位置，避免函数调用的开销优势可以提高代码执行效率，尤其适用于短小的函数注意事项内联函数可能会导致代码膨胀，不适用于复杂函数针函数指函数指针指向函数的指针，可以用来存储函数地址，便于灵活调回调函数将函数指针作为参数传递给另一个函数，并在该函数中用函数调用变结对编量与函数的合面向象程类一种数据结构，包含数据和操作数据的方法（成员函数）1对象类的实例，拥有类中定义的属性和方法2成员变量对象中存储数据的变量，例如学生的姓名、年龄3成员函数对象可以执行的操作，例如学生的学习、考试4结构变应数据中的量用链表节点包含数据域和指针域，用于存储和链接数据1树和图的节点表示使用变量来存储节点信息，例如节点值、父2节点、子节点等算法效率分析变优量化技巧变量复用在循环中尽可能复用变量，减少全局变量的使用全局变量可被减少内存分配和释放多个函数访问和修改，容易造成混乱，应尽量避免使用全局变量优函数化技巧1传递参数对于大型数据结构，使用引用传递而不是值传递，可以避免数据复制2值返回使用返回值优化（RVO）可以避免创建不必要的临时对象，提高效率见变运常算法中的量用排序算法搜索算法使用交换变量来交换数组中的元素，例如冒泡排序和插入排序使用标记变量来记录搜索过程中的状态，例如二分搜索中的左右边界动态规划变应中的量用态变记忆状量化搜索定义状态变量来记录每个状态的值，例如斐波那契数列中每个位置使用数组或字典来存储已经计算过的结果，避免重复计算的值图变运算法中的量用访问标记组离组数距数用来标记每个节点是否已经被访问存储从源节点到其他节点的距离，过，用于防止循环遍历例如最短路径算法中使用节组父点数存储每个节点的父节点，用于回溯路径，例如最小生成树算法中使用级结构变应高数据中的量用查并集1使用父节点数组来记录每个节点的祖先节点，用于快速判断两个节点是否属于同一个集合线树2段使用节点信息存储数组区间信息，例如区间和、最大值等，用于快速查询和更新编函数式程思想阶高函数2可以接受函数作为参数，或返回函数作为结果纯函数1不修改外部状态，对于相同的输入总是返回相同的输出闭包3函数可以访问外部函数的局部变量变发编量与并程线间变变锁程共享量原子量互斥多个线程同时访问同一个变量，可能会出保证对变量的读写操作是原子性的，不会保证同一时间只有一个线程可以访问共享现数据竞争和不一致被其他线程干扰资源，防止数据竞争发编函数与并程线程函数异步函数Future模式定义线程函数，并在线程中执行允许函数执行异步操作，不会阻塞主线程，用于异步获取异步函数的执行结果提高效率变实际项应量与函数在目中的用1大型软件系统中的变量管理使用命名空间、模块化设计等方法来组织和管理变量，确保代码的可维护性和可扩展性2API设计中的函数接口规范设计清晰的函数接口，定义参数类型、返回值类型和异常处理，便于其他程序调用调试技巧使用断点暂停程序执行，查看当观察变量查看变量的值在程序执前变量的值和执行状态行过程中的变化函数调用栈分析查看程序的调用关系，定位问题所在性能分析变量访问频率分析统计变量的访问次数，识别哪些变量频繁访问，函数调用耗时分析统计函数的执行时间，识别哪些函数耗时较长，需要进行优化需要进行优化总结与展望变量和函数是数据与算法分析的基础，掌握它们是学习更高级算法的关键未来，您可以进一步学习高级算法，例如图算法、动态规划、贪心算法等，以及机器学习领域的应用，例如深度学习、自然语言处理等。