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数据结构系列教程(二)

王朝other·作者佚名  2006-10-26
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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,下一讲:堆栈和队列!

 
 
 
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