数据结构之广义表的相关知识点
一,广义表的基本概念:
广义表(Lists,又称列表)是一种非线性的数据结构,是线性表的一种推广。即广义表中放松对表元素的原子限制,容许它们具有其自身结构(即可以有子表)。它被广泛的应用于人工智能等领域的表处理语言LISP语言中。在LISP语言中,广义表是一种最基本的数据结构,就连LISP 语言的程序也表示为一系列的广义表。(更好的阅读体验,请移步我的个人博客)
二,广义表的基本表示:
1, 概念角度分析:
广义表是n个元素a1,a2,a3…. an组成的有限序列,通常记为:LS = (a1,a2,a3…. an);
其中,LS代表表名,ai 代表表中元素即为表元素,其既可以为单个原子元素又可以是一个广义表,当ai为为广义表是成为LS的一个子表(此处体现出来了递归思想)。
★特别提醒:
a, n为表的长度,当n = 0时,LS为空表;n >0时,表的第一个表元素称为广义表的表头(head),除此之外,其它表元素组成的表称为广义表的表尾(tail)。即当a1为表 头元素时,(a2,a3 ……an)为表尾元素。
b, 因为元素可以为子表,所以就体现出来层次结构(关于分层,请看下图)。
2,举例说明:
A=( ); //A是一个空表
B=(e); //表B有一个原子
C=(a, (b,c,d) ); //两个元素为原子a和子表(b,c,d)
D=(A,B,C); //有三个元素均为列表
E=(a,E); //递归的列表,包含两个元素,一个是单元素a,另一个是子表,但该子表是其自身.所以,E相当于一个无限的广义表( a,(a,(a,…))).
3,几个常见术语:
a,表的深度:表展开后所含括号的层数;
b,表的长度:长度为第一层的元素个数(原子和子表都只算一个);
c,表头、表尾。
4,图形化理解表:
5,表头表尾的求法:
以C表为例:GetHead(C) = a; GetTail(c) = ( (b,c,d) );
算法实现(存储结构采用头尾链表存储表示,详见下图):
PGNode GetHead(PGNode p){if( !p || p->tag==0 ){printf("表头子表元素不存在\n");return NULL;}return p->ptr.sublist ;}PGNode GetTail(PGNode p){if( !p || p->tag==0 ){printf("空表或者为单个原子元素\n");return NULL;}return p->ptr.next ;}
三、广义表的存储结构:
由于表元素的特殊性,通常采用链式存储,而不采用顺序存储,由于可能会有两种表元素,所以需要采用两种结构的节点,分别为原子节点和表结点。
按照其节点结构的不同,可以设计两种不同的存储结构:
a,广义表的头尾链表存储表示:
typedef int NodeType; //节点类型,1为表结点,0为原子节点;
typedef char ElemType;//元素类型是字符型
//广义表的存储结构
struct GNode{
NodeType NodeTag; //标志域
union{ //值域或子表的表头指针域
ElemType data;
struct { GNode *sublist,*next }ptr;
}; //ptr表节点的指针域,sublist , next表头表尾指针;
}*PGNode;
b, 广义表的扩展线性链表表示:
typedef int NodeType; //节点类型,1为表结点,0为原子节点;
typedefchar ElemType;//元素类型是字符型
//广义表的存储结构
struct GNode
{
NodeType NodeTag; //标志域
union{ //值域或子表的表头指针域
ElemType data;
struct GNode *sublist;
};
struct GNode *next; //指向后继结点的指针域
}*PGNode;
四、广义表基本操作(创建,遍历,求深度,查找某一元素)的代码实现:
由于广义表的形成缘由有递归的思想(子表),所以, 广义表的操作可采用递归与非递归算法实现;在其存储结构上,可采用上述两种的任何一种。
下面将采用两种算法来实现广义表的基本操作:
1, 递归算法,存储结构采用扩展线性链表
节点定义:
typedef int NodeType; typedef char ElemType;//元素类型是字符型 typedef struct GNode {NodeType NodeTag; //标志域union{ //值域或子表的表头指针域ElemType data;struct GNode *sublist;};struct GNode *next; //指向后继结点的指针域 }*PGNode;
建立广义表:
CreateGList(PGNode *GL) {char ch;scanf("%c", &ch);//读入一个字符,此处只可能读入空格#、左括号或英文字母if(ch=='#')//若输入为空格,则置表头指针为空{*GL = NULL; }else if(ch=='(')//若输入为左括号则建立由*GL所指向的子表结点并递归构造子表{*GL = (PGNode GL)malloc(sizeof(struct GNode));(*GL)->NodeTag = 1;CreateGList(&((*GL)->sublist));}else{ //若输入为字符则建立由*GL所指向的单元素结点*GL = (PGNode GL) malloc(sizeof(struct GNode));(*GL)->NodeTag = 0;(*GL)->data = ch;}scanf("%c", &ch);//此处读入的字符必为逗号、右括号或分号if(*GL==NULL); //若*GL为空,则什么都不做 { return ; }else if(ch==',')//若输入逗号则递归构造后继表{ CreateGList(&((*GL)->next)); }else if((ch==')') || (ch==';'))//若输入为右括号或分号则置*GL的后继指针域为空{ (*GL)->next = NULL; } }
求广义表的深度
int DepthGList(PGNode GL) {int max=0;//给max赋初值//遍历表中每一个结点,求出所有子表的最大深度while(GL!=NULL){if(GL->NodeTag==1){int dep = DepthGList(GL->sublist);//递归调用求出一个子表的深度if(dep > max)max = dep;//让max始终为同一层所求过的子表中深度的最大值}GL = GL->next;//使GL指向同一层的下一个结点}return(max + 1);//返回表的深度 }
求广义表的长度
int LengthGList(PGNode GL) {if(GL!=NULL)return(1 + LengthGList(GL->next));elsereturn(0); }
打印输出广义表
void PrintGList(PGNode GL) {//对于表结点的处理情况if(GL->NodeTag==1){ //存在子表,则输出左括号,作为开始符号printf("(");if(GL->sublist==NULL)//若子表为空则输出'#'字符{ printf("#");}else//若子表非空,则递归输出子表{PrintGList(GL->sublist); } printf(")");//当一个子表输出结束后,应输出一个右括号终止符}else//对于单元素结点,则输出该结点的值{printf("%c", GL->data);} if(GL->next!=NULL)//输出结点的后继表{printf(",");//先输出逗号分隔符PrintGList(GL->next);//再递归输出后继表} }
构建总体代码如下:
#include<stdio.h> #include<stdlib.h>typedef int NodeType; typedef char ElemType; typedef struct GNode {NodeType NodeTag; union{ ElemType data;struct GNode *sublist;};struct GNode *next; }*PGNode; void CreateGList(PGNode *GL) { char ch ; scanf("%c",&ch); if( ch== '#') { *GL = NULL; } else if( ch=='(' ) { *GL = (PGNode) malloc ( sizeof(struct GNode) ); (*GL)->NodeTag = 1; CreateGList( &(*GL)->sublist ); } else { *GL = (PGNode) malloc ( sizeof(struct GNode) ); (*GL)->NodeTag = 0; (*GL)->data = ch ; } scanf("%c",&ch); if(*GL== NULL) { return ; } else if( ch==',' ) { CreateGList( &(*GL)->next ); } else if( (ch==')') || (ch==';') ) { (*GL) ->next = NULL; } }void PrintGList(PGNode GL) { if( GL->NodeTag == 1 ) { printf( "(" );if( GL->sublist==NULL ) { printf( "#" ); } else { PrintGList( GL->sublist ); printf( ")" ); } } else { printf("%c",GL->data); } if( GL->next != NULL ) { printf( ","); PrintGList(GL->next ); } }int Depth( PGNode GL ) { int max = 0; while(GL != NULL ) { if(GL->NodeTag == 1){ int dep = Depth( GL->sublist ); if( dep>max ) { max = dep; } } GL = GL->next ; } return (max+1); }int LengthGList( PGNode GL ) { if( GL !=NULL ) { return (1+LengthGList(GL->next) ); } else { return 0; } }int main() { PGNode GL; int depth,length; printf("******采用递归方法进行广义表的基本操作******\n"); printf("请输入一个广义表,以分号结束 : "); CreateGList(&GL);printf("\n此方法输出的输出广义表-> :");PrintGList(GL);printf("\n\n"); depth = Depth( GL->sublist ); printf("广义表的深度depth为-> %d \n",depth); length = LengthGList( GL->sublist ); printf("广义表的长度width为-> %d \n",length); return 0; }
程序截图:
五、学习心得:
广义表作为对线性表的一种推广,秉承了线性表的基本思想,也采取了和线性表相似的存储结构,但是,要比线性表复杂好多,从CRUD操作就可以看出来,我的掌握也不是很透彻,只会一些基本的CRUD操作,以后用到,还得要继续深入理解,欢迎交流。
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