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数据结构系列教程(二)

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线性表的概念大家应该还记得,链式表是线性表的一个分类,当然也具备线性表的所有特性了,只不过它的结构方式特异而已,也就是和链子似的,和顺序表的不同之处在于链式表引入对象应用,就是其他语言中的指针。

作者:天意 来源:CSDN 2008年3月21日

关键字: 教程 数据结构 C++ C Linux

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线性表的概念大家应该还记得,链式表是线性表的一个分类,当然也具备线性表的所有特性了,只不过它的结构方式特异而已,也就是和链子似的,和顺序表的不同之处在于链式表引入对象应用,就是其他语言中的指针,每个链子(我自己的说法)包含一个数据元素(element)和一个指针域(next),这个链子就称为节点,通俗的说有很多节点连接成的线性表就是链式表,根据其结构方式又可以分为单链表、单循环链表、双向链表,还有一种不常用的仿真链表,所有的链表都有一个共同的特征,都是由节点组成,根据前一章的思想我们很自然的会想到要构造一个节点类Node.java:
 
public class Node {
 /**
 * @author 张钰
 */
       Object element;//数据元素
    Node next;
    Node(Node nextval){
            next=nextval;
    }
   Node(Object obj,Node nextval){
        element=obj;
        next=nextval;
   }
public Object getElement() {
       return element;
}
public void setElement(Object obj) {
       element = obj;
}
public Node getNext() {
       return next;
}
public void setNext(Node nextval) {
       next = nextval;
}
public String toString(){
       return element.toString();
}
   ,节点类的构造就是为了实现链表的操作,链表最常见的是单链表,单链表就是其每个节点都只有一个指向直接后继节点的指针,其中包括带头节点的和不带头节点的,根据单链表的结构我们可以设计如下的类LinList.java(注意和java中的LinkList不一样,LinkList是个线性结构容器,提供线性表、堆栈、队列等操作):
/**
 * @author 张钰
 *
 */
public class LinList implements List {
 
       Node head;//头指针
       Node current;//当前节点位置
       int size;//数据元素个数
       LinList(){
              head=current=new Node(null);
           size=0;
       }
       public void index(int i) throws Exception{ //定位元素
             if(i<-1||i>size-1){
                    throw new Exception("参数错误");
             }
             if(i==-1) return;
             current=head.next;
             int j=0;
             while((current!=null)&&j<i){
                    current=current.next;
                    j++;
             }
       }
       public void insert(int i, Object obj) throws Exception {
              // 插入
           if(i<0||i>size){
                  throw new Exception("参数错误");
           }
           index(i-1);
           current.setNext(new Node(obj,current.next));
           size++;
       }
 
 
       public Object delete(int i) throws Exception {
              // 删除
              if (size==0){
                     throw new Exception("链表已空无元素可删除!");
              }
              if(i<0||i>size-1){
                     throw new Exception("参数错误");
              }
              index(i-1);
              Object obj=current.next.getElement();
              current.setNext(current.next.next);
              size--;
              return obj;
       }
 
      
       public Object getData(int i) throws Exception {
              // 获取元素
              if(i<-1||i>size-1){
                     throw new Exception("参数错误");
              }
              index(i);
              return current.getElement();
       }
 
      
       public int size() {
              // 获取元素个数
              return size;
       }
 
       /* (非 Javadoc)
        * @see List#isEmpty()
        */
       public boolean isEmpty() {
              // 判断是否为空
              return size==0;
       }
 
}
,设计说明:
(1)构造函数完成三件事:创建头节点,使head和current均表示所创建的头节点,置s ize为0;
(2)定位成员函数index(int i)的实现,其设计方式是:用一个循环过程从头开始计数寻找第i个节点;
顺序表和单链表的比较:顺序表和单链表的逻辑功能完全一样,但是两者的应用背景以及不同情况下的使用效率略有不同,顺序表的主要优点就是支持随机读取,以及内存空间利用效率高,顺序表的主要特点就是需要给出数组的最大数据元素个数,而这通常很难准确做到,另外,顺序表的插入和删除操作时需要移动较多的数据元素,单链表的缺点就是每个节点中都有个指针,所以其空间利用率略低于顺序表,单链表不支持随机读取。
单链表另一种常见的形势就是循环单链表,其结构特点就是链表中最后一个节点的指针不再是结束标记,而是指向整个链表的第一个节点,从而使单链表形成一个环,,就是在构造函数中增加head.next=head,在定位函数index(i)中,把循环结束条件current!=null换成current!=head,这样最后一个节点就循环到第一个了!链表最常见的一个应用就是循环双链表,java中的LinkedList就是通过循环双链表来实现的,其长度可以随着数据元素的增减很容易的变化,LinkedList提供了线性表、堆栈、队列、双端队列等数据结构所要求的全部成员函数,例如addFirst()和removeFirst()就是支持堆栈所要求的成员函数,这里就不过多讲解了,回到循环双链表,双向链表中每个节点包括三个域:element、next、prior,其中element是数据元素,next是指向后继节点的对象应用,prior是指向前驱节点的对象应用,
 
prior
element
next

设p为第i个节点,则p.next为第i+1个节点,p.next.prior==p,这就是双向链表的方式,结合前面的内容,双向链表类的设计留给大家,有兴趣的同学可以和我一起讨论!
最后还有仿真链表,链式储存结构中,实现元素之间的关系靠的是指针,但是也可以用数组来构造仿真链表,方法是在数祖中增加一个(或两个)int类型的变量域,这些变量用来表示后一个或前一个元素在数组中的下标,这就是仿真链表,其应用不是很多,这里就不多介绍,有兴趣的同学可以研究。
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