线性表

作者: 进阶程序员007 | 来源:发表于2020-11-08 22:28 被阅读0次

    概要

    线性表是一种线性结构,它是具有相同类型的n(n≥0)个数据元素组成的有限序列。本章先介绍线性表的几个基本组成部分:数组、单向链表、双向链表。

    数组

    数组有上界和下界,数组的元素在上下界内是连续的。

    存储10,20,30,40,50的数组的示意图如下:

    数组的特点是:数据是连续的;随机访问速度快。
    数组中稍微复杂一点的是多维数组和动态数组。对于C语言而言,多维数组本质上也是通过一维数组实现的。至于动态数组,是指数组的容量能动态增长的数组;对于C语言而言,若要提供动态数组,需要手动实现;而对于C++而言,STL提供了Vector;对于Java而言,Collection集合中提供了ArrayList和Vector。

    单向链表

    单向链表(单链表)是链表的一种,它由节点组成,每个节点都包含下一个节点的指针。

    单链表的示意图如下:

    表头为空,表头的后继节点是"节点10"(数据为10的节点),"节点10"的后继节点是"节点20"(数据为10的节点),...

    单链表删除节点

    删除"节点30"

    删除之前:"节点20" 的后继节点为"节点30",而"节点30" 的后继节点为"节点40"。

    删除之后:"节点20" 的后继节点为"节点40"。

    单链表添加节点

    在"节点10"与"节点20"之间添加"节点15"

    添加之前:"节点10" 的后继节点为"节点20"。

    添加之后:"节点10" 的后继节点为"节点15",而"节点15" 的后继节点为"节点20"。

    单链表的特点是:节点的链接方向是单向的;相对于数组来说,单链表的的随机访问速度较慢,但是单链表删除/添加数据的效率很高。

    双向链表

    双向链表(双链表)是链表的一种。和单链表一样,双链表也是由节点组成,它的每个数据结点中都有两个指针,分别指向直接后继和直接前驱。所以,从双向链表中的任意一个结点开始,都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。一般我们都构造双向循环链表。

    双链表的示意图如下:

    表头为空,表头的后继节点为"节点10"(数据为10的节点);"节点10"的后继节点是"节点20"(数据为10的节点),"节点20"的前继节点是"节点10";"节点20"的后继节点是"节点30","节点30"的前继节点是"节点20";...;末尾节点的后继节点是表头。

    双链表删除节点

    删除"节点30"

    删除之前:"节点20"的后继节点为"节点30","节点30" 的前继节点为"节点20"。"节点30"的后继节点为"节点40","节点40" 的前继节点为"节点30"。

    删除之后:"节点20"的后继节点为"节点40","节点40" 的前继节点为"节点20"。

    双链表添加节点

    在"节点10"与"节点20"之间添加"节点15"

    添加之前:"节点10"的后继节点为"节点20","节点20" 的前继节点为"节点10"。

    添加之后:"节点10"的后继节点为"节点15","节点15" 的前继节点为"节点10"。"节点15"的后继节点为"节点20","节点20" 的前继节点为"节点15"。

    双链表的Java实现

    /**
     * Java 实现的双向链表。 
     * 注:java自带的集合包中有实现双向链表,路径是:java.util.LinkedList
     *
     * @author skywang
     * @date 2013/11/07
     */
    public class DoubleLink<T> {
    
        // 表头
        private DNode<T> mHead;
        // 节点个数
        private int mCount;
    
        // 双向链表“节点”对应的结构体
        private class DNode<T> {
            public DNode prev;
            public DNode next;
            public T value;
    
            public DNode(T value, DNode prev, DNode next) {
                this.value = value;
                this.prev = prev;
                this.next = next;
            }
        }
    
        // 构造函数
        public DoubleLink() {
            // 创建“表头”。注意:表头没有存储数据!
            mHead = new DNode<T>(null, null, null);
            mHead.prev = mHead.next = mHead;
            // 初始化“节点个数”为0
            mCount = 0;
        }
    
        // 返回节点数目
        public int size() {
            return mCount;
        }
    
        // 返回链表是否为空
        public boolean isEmpty() {
            return mCount==0;
        }
    
        // 获取第index位置的节点
        private DNode<T> getNode(int index) {
            if (index<0 || index>=mCount)
                throw new IndexOutOfBoundsException();
    
            // 正向查找
            if (index <= mCount/2) {
                DNode<T> node = mHead.next;
                for (int i=0; i<index; i++)
                    node = node.next;
    
                return node;
            }
    
            // 反向查找
            DNode<T> rnode = mHead.prev;
            int rindex = mCount - index -1;
            for (int j=0; j<rindex; j++)
                rnode = rnode.prev;
    
            return rnode;
        }
    
        // 获取第index位置的节点的值
        public T get(int index) {
            return getNode(index).value;
        }
    
        // 获取第1个节点的值
        public T getFirst() {
            return getNode(0).value;
        }
    
        // 获取最后一个节点的值
        public T getLast() {
            return getNode(mCount-1).value;
        }
    
        // 将节点插入到第index位置之前
        public void insert(int index, T t) {
            if (index==0) {
                DNode<T> node = new DNode<T>(t, mHead, mHead.next);
                mHead.next.prev = node;
                mHead.next = node;
                mCount++;
                return ;
            }
    
            DNode<T> inode = getNode(index);
            DNode<T> tnode = new DNode<T>(t, inode.prev, inode);
            inode.prev.next = tnode;
            inode.prev = tnode;
            mCount++;
            return ;
        }
    
        // 将节点插入第一个节点处。
        public void insertFirst(T t) {
            insert(0, t);
        }
    
        // 将节点追加到链表的末尾
        public void appendLast(T t) {
            DNode<T> node = new DNode<T>(t, mHead.prev, mHead);
            mHead.prev.next = node;
            mHead.prev = node;
            mCount++;
        }
    
        // 删除index位置的节点
        public void del(int index) {
            DNode<T> inode = getNode(index);
            inode.prev.next = inode.next;
            inode.next.prev = inode.prev;
            inode = null;
            mCount--;
        }
    
        // 删除第一个节点
        public void deleteFirst() {
            del(0);
        }
    
        // 删除最后一个节点
        public void deleteLast() {
            del(mCount-1);
        }
    }
    

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