数据结构笔记（四）-- 静态链表实现
2024-04-04 13:21:36
静态链表
一、静态链表定义
用数组来描述的链表
二、静态链表存储数据类型定义
typedef int ElemType;//定义存储数据
静态链表结点结构
数据域：用于存储数据元素的值；
游标：其实就是数组下标，表示直接后继元素所在数组中的位置；
线性表的静态单链表存储结构
typedef struct
{ElemType data;//数据域int cur;//游标（Cursor类似于指针域），相当于单链表中的next指针,存放该元素的后继在数组中的下标，为0时表示无指向
}component, SLinkList[MAX_SIZE];
//component 是变量类型，而SLinkList[MAX_SIZE]是component类型的长度为MAX_SIZE数组。
//SLinkList L 等价于 component L[MAX_SIZE];
静态链表的存储数据思路
1、一般我们对数组第一个和最后一个元素作为特殊元素处理，不存数据。
2、通常把未使用的数组元素称为备用链表。
3、而数组第一个元素，即下标为0的元素的cur就存放备用链表的第一个结点的下标；而数组的最后一个元素的cur则存放第一个有数值的元素的下标，相当于单链表中的头结点作用，当整个链表为空时，则为0
静态表的实现
1、构造一个空的链表L
void InitList(SLinkList L)
{ // 构造一个空的链表L，表头为L的最后一个单元L[MAX_SIZE-1]，其余单元链成// 一个备用链表，表头为L的第一个单元L[0]，“0”表示空指针int i;L[MAX_SIZE - 1].cur = 0; // L的最后一个单元为空链表的表头，初始化表头指向空for (i = 0; i < MAX_SIZE - 2; i++) // 将其余单元链接成以L[0]为表头的备用链表L[i].cur = i + 1;L[MAX_SIZE - 2].cur = 0;
}
2、获取静态链表的长度
从第一个结点元素开始计数直到末尾游标为0的结点
int ListLength(SLinkList L)
{ // 返回L中数据元素个数int j = 0, i = L[MAX_SIZE - 1].cur; // i指向第一个元素（i此时为头结点的cur值）while (i) // 没到静态链表尾{i = L[i].cur; // 指向下一个元素j++;}return j;
}
3、判断静态链表是否为空表
如果数据链表的头结点的游标为0，则静态链表为空
bool ListEmpty(SLinkList L)
{ // 若L是空表，返回TRUE；否则返回FALSEif (L[MAX_SIZE - 1].cur == 0) // 头结点游标cur为0则是空表return true;elsereturn false;
}
4、向数据链表中追加元素
bool ListAddElem(SLinkList L,ElemType e)
{int i=MAX_SIZE-1,k=0;while (i != 0){k = i;//保存倒数第二个结点的游标，此游标是最后一个节点的下标i = L[i].cur;}//创建新节点int NewCur = 0;NewCur = L[0].cur;//获取备用链表的第一个结点元素if (NewCur == 0)//如果备用链表为空，追加失败！{printf("备用链表为空,数据链表已满，追加失败\n");return false;}else //如果备用链表不为空，将游标为NewCur的结点追加数据链表的尾部！{L[k].cur = NewCur;//追加到尾部L[0].cur = L[NewCur].cur;//备用链表头结点游标指向下一个结点L[NewCur].data = e;//作为数据链表的尾部结点，数据域要赋值L[NewCur].cur = 0;//作为数据链表的尾部结点，游标要置0return true;}
}
5、遍历静态链表
void ListTraverse(SLinkList L)
{int i = L[MAX_SIZE - 1].cur;//游标指向首节点if (ListEmpty(L))//静态表为空结束程序{printf("链表为空，遍历失败\n");exit(-1);}else{while (i != 0)//遍历输出{ printf(" %d", L[i].data);i = L[i].cur;}printf("\n");}
}
6、用e返回数据链表L中第i个结点元素的值
bool GetElem(SLinkList L, int i, ElemType &e)
{ // 用e返回L中第i个结点元素的值int l, k = MAX_SIZE - 1; // k指向头结点if (i<1 || i>ListLength(L)) // i值不合理return false;for (l = 1; l <= i; l++) // 移动i个元素k = L[k].cur;e = L[k].data;return true;
}
7、在静态单链表L中查找第1个值为e的元素。
int LocateElem(SLinkList L, ElemType e)
{ // 在静态单链表L中查找第1个值为e的元素。// 若找到，则返回它在L中的位序，否则返回0。(与其它LocateElem()的定义不同)int i = L[MAX_SIZE-1].cur; // i指示表中第一个结点while (i&&L[i].data != e) // 在表中顺链查找(e不能是字符串)i = L[i].cur;return i;
}
8、找到值为cur_e的前驱结点值
bool PriorElem(SLinkList L, ElemType cur_e, ElemType &pre_e)
{ // 初始条件：在L中表头位序为[MAX_SIZE - 1]的静态单链表已存在// 操作结果：若cur_e是此单链表的数据元素，且不是第一个，// 则用pre_e返回它的前驱，否则操作失败，pre_e无定义int j, i = L[MAX_SIZE - 1].cur; // i为链表第一个结点的位置if (L[i].data == cur_e){printf("链表首结点没有前驱\n");return false;}do{ // 向后移动结点j = i;i = L[i].cur;} while (i&&cur_e != L[i].data);//判断后移一个结点元素的值是否等于cur_eif (i) //是否移动到尾结点之后（游标值为尾结点的cur值） 如果没有则，找到该元素，并取出其前驱结点元素值，如果是返回false{pre_e = L[j].data;return true;}return false;
}
9、查找链表中第一个值为cur_e的结点元素的后继结点值
bool NextElem(SLinkList L, ElemType cur_e, ElemType &next_e)
{ // 初始条件：在静态单链表L已存在// 操作结果：若cur_e是此单链表的数据元素，且不是最后一个，// 则用next_e返回它的后继，否则操作失败，next_e无定义int i;i = LocateElem(L, cur_e); // 在链表中查找第一个值为cur_e的元素的位置if (i) // 在静态单链表中存在元素cur_e{i = L[i].cur; // cur_e的后继的位置if (i) // cur_e有后继{next_e = L[i].data;return true; // cur_e元素有后继}}return false; // L不存在cur_e元素,cur_e元素无后继
}
10、在静态链表中的第i个结点前插入一个值为e的结点
bool ListInsert(SLinkList L, int i, ElemType e)
{int k = 0,j = MAX_SIZE -1;//游标j指向数据链表头结点if (i <= 0 ){return false;}while (k < i - 1) // 找到第i-1个结点{j = L[j].cur;k++;}if (k > i - 1){return false;}//获取新节点int NewCur = 0;NewCur = L[0].cur;//获取备用链表的第一个结点元素if (NewCur == 0)//如果备用链表为空，追加失败！{printf("备用链表为空,数据链表已满，追加失败\n");return false;}else //如果备用链表不为空，将游标为NewCur的结点追加数据链表的尾部！{L[0].cur = L[NewCur].cur;//备用链表头结点游标指向备用链表的第二个结点L[NewCur].data = e;//新节点数据域要赋值L[NewCur].cur = L[j].cur;//第i个结点挂载到新结点上L[j].cur = NewCur;//新节点挂载到第(i-1)个结点return true;}
11、删除第i个元素，并返回删除结点的值
bool ListDelete(SLinkList L, int i, ElemType &e)
{ // 删除在L中第i个数据元素e，并返回其值int j, k = MAX_SIZE - 1; // k指向表头if (i<1 || i>ListLength(L))//排除不在链表中的元素return false;for (j = 1; j < i; j++) // 移动i-1个元素k = L[k].cur;//找到要删除节点元素的前一个结点j = L[k].cur;//游标j指向第i个节点L[k].cur = L[j].cur;//第i-1个节点的游标指向第i+1个节点e = L[j].data;//获取到要删除的节点i的值Free(L, j);//将要删除的结点给插入到备用链表的第一个结点前return true;
}11.1、向备用链表的首结点前插入游标为k的结点
void Free(SLinkList L, int k) //
{ // 将下标为k的空闲结点回收到备用链表(成为备用链表的第一个结点)L[k].cur = L[0].cur; // 回收结点的＂游标＂指向备用链表的第一个结点L[0].cur = k; // 备用链表的头结点指向新回收的结点
}
最后给出全部代码
#include<stdio.h> // EOF(=^Z或F6),NULL
#include<stdlib.h> // atoi()
#include<malloc.h> // malloc()等
#define MAX_SIZE 100 // 链表的最大长度typedef int ElemType;//定义存储数据// c2-3.h 线性表的静态单链表存储结构
typedef struct
{ElemType data;//数据域int cur;//游标（Cursor类似于指针域），相当于单链表中的next指针,存放该元素的后继在数组中的下标，为0时表示无指向
}component, SLinkList[MAX_SIZE];
//component 是变量类型，而SLinkList[MAX_SIZE]是component类型的长度为MAX_SIZE数组。
//SLinkList L 等价于 component L[MAX_SIZE];//1、构造一个空的链表L
void InitList(SLinkList L);
//2、获取静态链表长度
int ListLength(SLinkList L);
//3、判断静态链表是否为空表
bool ListEmpty(SLinkList L);
//4、添加元素
bool ListAddElem(SLinkList L, ElemType e);
//5、遍历静态链表
void ListTraverse(SLinkList L);
//6、用e返回L中第i个结点元素的值
bool GetElem(SLinkList L, int i, ElemType &e);
//7、在静态单链表L中查找第1个值为e的元素。
int LocateElem(SLinkList L, ElemType e);
//8、找到值位cur_e的前驱结点值
bool PriorElem(SLinkList L, ElemType cur_e, ElemType &pre_e);
//9、查找链表中第一个值为cur_e的结点元素的后继结点值
bool NextElem(SLinkList L, ElemType cur_e, ElemType &next_e);
//10、在静态链表中的第i个结点前插入一个值为e的结点
bool ListInsert(SLinkList L, int i, ElemType e);
//11、删除第i个元素，并返回删除结点的值
bool ListDelete(SLinkList L, int i, ElemType &e);
//11.1、向备用链表的首结点前插入游标为k的结点
void Free(SLinkList L, int k);
int main()
{SLinkList L;//定义一个长度为100的数据类型为component的数组InitList(L);printf("静态链表的长度为 %d\n",ListLength(L));int length = 10;for (int i = 0; i < length; i++){ListAddElem(L, 2 * i);}printf("静态链表的长度为 %d\n", ListLength(L));ListTraverse(L);int e,e1 = 88,cur_e = 10,pre_e = 0, next_e = 0;GetElem(L, 10, e);printf("获取到的链表的第10个结点元素值为 %d\n",e);printf("查找到的值为 %d 的结点的序位为 %d\n",e,LocateElem( L, e));PriorElem(L, cur_e, pre_e);printf("结点值为%d 的结点的前驱值为 %d\n", cur_e,pre_e);NextElem(L, cur_e, next_e);printf("结点值为%d 的结点的后继值为 %d\n", cur_e,next_e);ListInsert(L, 9, e1);printf("插入的元素为%d\n", e);ListTraverse(L);ListDelete(L, 9, e);printf("删除的元素为%d\n", e);ListTraverse(L);return 0;
}
//1、构造一个空的链表L
void InitList(SLinkList L)
{ // 构造一个空的链表L，表头为L的最后一个单元L[MAX_SIZE-1]，其余单元链成// 一个备用链表，表头为L的第一个单元L[0]，“0”表示空指针int i;L[MAX_SIZE - 1].cur = 0; // L的最后一个单元为空链表的表头，初始化表头指向空for (i = 0; i < MAX_SIZE - 2; i++) // 将其余单元链接成以L[0]为表头的备用链表L[i].cur = i + 1;L[MAX_SIZE - 2].cur = 0;
}//2、获取静态链表长度
int ListLength(SLinkList L)
{ // 返回L中数据元素个数int j = 0, i = L[MAX_SIZE - 1].cur; // i指向第一个元素（i此时为头结点的cur值）while (i) // 没到静态链表尾{i = L[i].cur; // 指向下一个元素j++;}return j;
}//3、判断静态链表是否为空表
bool ListEmpty(SLinkList L)
{ // 若L是空表，返回TRUE；否则返回FALSEif (L[MAX_SIZE - 1].cur == 0) // 头结点游标cur为0则是空表return true;elsereturn false;
}//4、向数据链表中追加元素
bool ListAddElem(SLinkList L,ElemType e)
{int i=MAX_SIZE-1,k=0;while (i != 0){k = i;//保存倒数第二个结点的游标，此游标是最后一个节点的下标i = L[i].cur;}//创建新节点int NewCur = 0;NewCur = L[0].cur;//获取备用链表的第一个结点元素if (NewCur == 0)//如果备用链表为空，追加失败！{printf("备用链表为空,数据链表已满，追加失败\n");return false;}else //如果备用链表不为空，将游标为NewCur的结点追加数据链表的尾部！{L[k].cur = NewCur;//追加到尾部L[0].cur = L[NewCur].cur;//备用链表头结点游标指向下一个结点L[NewCur].data = e;//作为数据链表的尾部结点，数据域要赋值L[NewCur].cur = 0;//作为数据链表的尾部结点，游标要置0return true;}
}//5、遍历静态链表
void ListTraverse(SLinkList L)
{int i = L[MAX_SIZE - 1].cur;//游标指向首节点if (ListEmpty(L))//静态表为空结束程序{printf("链表为空，遍历失败\n");exit(-1);}else{while (i != 0)//遍历输出{ printf(" %d", L[i].data);i = L[i].cur;}printf("\n");}
}//6、用e返回数据链表L中第i个结点元素的值
bool GetElem(SLinkList L, int i, ElemType &e)
{ // 用e返回L中第i个结点元素的值int l, k = MAX_SIZE - 1; // k指向头结点if (i<1 || i>ListLength(L)) // i值不合理return false;for (l = 1; l <= i; l++) // 移动i个元素k = L[k].cur;e = L[k].data;return true;
}//7、在静态单链表L中查找第1个值为e的元素。
int LocateElem(SLinkList L, ElemType e)
{ // 在静态单链表L中查找第1个值为e的元素。// 若找到，则返回它在L中的位序，否则返回0。(与其它LocateElem()的定义不同)int i = L[MAX_SIZE-1].cur; // i指示表中第一个结点while (i&&L[i].data != e) // 在表中顺链查找(e不能是字符串)i = L[i].cur;return i;
}//8、找到值位cur_e的前驱结点值
bool PriorElem(SLinkList L, ElemType cur_e, ElemType &pre_e)
{ // 初始条件：在L中表头位序为[MAX_SIZE - 1]的静态单链表已存在// 操作结果：若cur_e是此单链表的数据元素，且不是第一个，// 则用pre_e返回它的前驱，否则操作失败，pre_e无定义int j, i = L[MAX_SIZE - 1].cur; // i为链表第一个结点的位置if (L[i].data == cur_e){printf("链表首结点没有前驱\n");return false;}do{ // 向后移动结点j = i;i = L[i].cur;} while (i&&cur_e != L[i].data);//判断后移一个结点元素的值是否等于cur_eif (i) //是否移动到尾结点之后（游标值为尾结点的cur值） 如果没有则，找到该元素，并取出其前驱结点元素值，如果是返回false{pre_e = L[j].data;return true;}return false;
}//9、查找链表中第一个值为cur_e的结点元素的后继结点值
bool NextElem(SLinkList L, ElemType cur_e, ElemType &next_e)
{ // 初始条件：在静态单链表L已存在// 操作结果：若cur_e是此单链表的数据元素，且不是最后一个，// 则用next_e返回它的后继，否则操作失败，next_e无定义int i;i = LocateElem(L, cur_e); // 在链表中查找第一个值为cur_e的元素的位置if (i) // 在静态单链表中存在元素cur_e{i = L[i].cur; // cur_e的后继的位置if (i) // cur_e有后继{next_e = L[i].data;return true; // cur_e元素有后继}}return false; // L不存在cur_e元素,cur_e元素无后继
}//10、在静态链表中的第i个结点前插入一个值为e的结点
bool ListInsert(SLinkList L, int i, ElemType e)
{int k = 0,j = MAX_SIZE -1;//游标j指向数据链表头结点if (i <= 0 ){return false;}while (k < i - 1) // 找到第i-1个结点{j = L[j].cur;k++;}if (k > i - 1){return false;}//获取新节点int NewCur = 0;NewCur = L[0].cur;//获取备用链表的第一个结点元素if (NewCur == 0)//如果备用链表为空，追加失败！{printf("备用链表为空,数据链表已满，追加失败\n");return false;}else //如果备用链表不为空，将游标为NewCur的结点追加数据链表的尾部！{L[0].cur = L[NewCur].cur;//备用链表头结点游标指向备用链表的第二个结点L[NewCur].data = e;//新节点数据域要赋值L[NewCur].cur = L[j].cur;//第i个结点挂载到新结点上L[j].cur = NewCur;//新节点挂载到第(i-1)个结点return true;}
}
//10.1、从备用链表中取出其首结点，
int Malloc(SLinkList L)
{ // 若备用链表非空，则返回分配的结点下标(备用链表的第一个结点)，否则返回0int NewCur = L[0].cur;if (NewCur) // 备用链表非空L[0].cur = L[NewCur].cur; // 备用链表的头结点指向原备用链表的第二个结点return NewCur; // 返回新开辟结点的坐标
}//11.1、向备用链表的首结点前插入游标为k的结点
void Free(SLinkList L, int k)
{ // 将下标为k的空闲结点回收到备用链表(成为备用链表的第一个结点)L[k].cur = L[0].cur; // 回收结点的＂游标＂指向备用链表的第一个结点L[0].cur = k; // 备用链表的头结点指向新回收的结点
}
//11、删除第i个元素，并返回删除结点的值
bool ListDelete(SLinkList L, int i, ElemType &e)
{ // 删除在L中第i个数据元素e，并返回其值int j, k = MAX_SIZE - 1; // k指向表头if (i<1 || i>ListLength(L))//排除不在链表中的元素return false;for (j = 1; j < i; j++) // 移动i-1个元素k = L[k].cur;//找到要删除节点元素的前一个结点j = L[k].cur;//游标j指向第i个节点L[k].cur = L[j].cur;//第i-1个节点的游标指向第i+1个节点e = L[j].data;//获取到要删除的节点i的值Free(L, j);//将要删除的结点给插入到备用链表的第一个结点前return true;
}数据结构笔记（四）-- 静态链表实现相关推荐
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