在链式存储结构中,我们用到了指针来记录后继元素的存储位置,但是,早期编程的语言中,由于没有指针,这要怎么实现链式存储结构呢?
人实在是聪明的动物,居然能想到用数组来描述单链表.而这就是所谓的静态链表.乍一看,这还真不知道怎么能用数组来实现。那么,这究竟怎么实现呢?一起来看看吧.
首先我们让数组的元素由两个数据域组成,data和cur.也就是说,数组的每个下标都对应一个data和一个cur,数据域data用来存放数据元素,即要处理的数据.而cur相当于链表中的指针,存放该元素的后继在数组中的下标.
为了方便插入数据,此时的数组通常要建立得大一些:
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1 #define MAXSIZE 1000 /* 存储空间初始分配量 */ 2 3 /* 线性表的静态链表存储结构 */ 4 typedef struct 5 { 6 ElemType data; 7 int cur; /* 游标(Cursor) ,为0时表示无指向 */ 8 } Component,StaticLinkList[MAXSIZE];
另外我们对数组的第一个和最后一个元素作为特殊元素处理,不存数据. 我们通常把未被使用的数组元素称为备用链表.而数组的第一个元素,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的作用,当整个链表为空时,则为0.如下图所示:
上图所示相当于初始化数组状态,代码如下:
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1 /* 将一维数组space中各分量链成一个备用链表,space[0].cur为头指针,"0"表示空指针 */ 2 Status InitList(StaticLinkList space) 3 { 4 int i; 5 for (i=0; i
静态链表中需要解决的是,如何用静态模拟动态链表结构的存储空间的分配,需要时申请,无用时释放。
为了辨明数组中哪些分量未被使用,解决方法是将所有未被使用过的及已被删除的分量用游标链成一个备用链表,插入时,就可以从备用链表上取得第一个结点作为待插入的新结点.
来看下面这段代码:
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1 /* 若备用空间链表非空,则返回分配的结点下标,否则返回0 */ 2 int Malloc_SSL(StaticLinkList space) 3 { 4 int i = space[0].cur; /* 当前数组第一个元素的cur存的值 */ 5 /* 就是要返回的第一个备用空闲的下标 */ 6 if (space[0]. cur) 7 space[0]. cur = space[i].cur; /* 由于要拿出一个分量来使用了, */ 8 /* 所以我们就得把它的下一个 */ 9 /* 分量用来做备用 */ 10 return i; 11 }
这段代码蛮有趣的,一方面它的作用就是返回一个下标值,这个值就是数组头元素的cur存的第一个空闲的下标.
接着,看看静态链表的插入删除操作。插入,其实思想和用指针实现是一样的,来看下面的代码:
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1 /* 在L中第i个元素之前插入新的数据元素e */ 2 Status ListInsert(StaticLinkList L, int i, ElemType e) 3 { 4 int j, k, l; 5 k = MAXSIZE - 1; /* 注意k首先是最后一个元素的下标 */ 6 if (i < 1 || i > ListLength(L) + 1) 7 return ERROR; 8 j = Malloc_SSL(L); /* 获得空闲分量的下标 */ 9 if (j) 10 { 11 L[j].data = e; /* 将数据赋值给此分量的data */ 12 for(l = 1; l <= i - 1; l++) /* 找到第i个元素之前的位置 */ 13 k = L[k].cur; 14 L[j].cur = L[k].cur; /* 把第i个元素之前的cur赋值给新元素的cur */ 15 L[k].cur = j; /* 把新元素的下标赋值给第i个元素之前元素的ur */ 16 return OK; 17 } 18 return ERROR; 19 }
这段代码也正说明了,虽然是用数组实现,但一样能做到不移动元素也能插入数据的操作.
删除操作的代码实现:
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1 /* 删除在L中第i个数据元素 */ 2 Status ListDelete(StaticLinkList L, int i) 3 { 4 int j, k; 5 if (i < 1 || i > ListLength(L)) 6 return ERROR; 7 k = MAXSIZE - 1; 8 for (j = 1; j <= i - 1; j++) 9 k = L[k].cur; 10 j = L[k].cur; 11 L[k].cur = L[j].cur; 12 Free_SSL(L, j); 13 return OK; 14 }
其中,Free_SSL(L, j);是将下标为k的空闲结点回收到备用链表.代码如下:
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1 /* 将下标为k的空闲结点回收到备用链表 */ 2 void Free_SSL(StaticLinkList space, int k) 3 { 4 space[k].cur = space[0].cur; /* 把第一个元素的cur值赋给要删除的分量cur */ 5 space[0].cur = k; /* 把要删除的分量下标赋值给第一个元素的cur */ 6 }
当然,静态链表也有相应的其他操作。
其实,静态链表仅仅是为了那些没有指针的高级语言而设计的,平时我们可能根本遇不到,但是这样的思想却是很巧妙。.还是来谈谈静态链表的优缺点吧.优点:在插入和删除操作时只需要修改游标,不需要移动元素.缺点:没有解决连续存储分配带来的表长难以确定的问题,失去了随机存取的特点。静态链表介绍完了,那么链表是不是就结束了?可以说还没有,在现实生活中,我们还能遇到一种属于链表的情况,那就是循环链表.将单链表中终端结点的指针端由空指针改为指向头结点,就使整个单链表形成了一个环,这样的链表就是循环链表。
其实循环链表和单链表的主要差异就在于循环的判断条件上,原来是判断p->next是否为空,现在则是p->next不等于头结点,则循环未结束。
除此之外,还有一种链表叫双向链表。 它是在单链表的每个结点中,再设置一个指向其前驱结点的指针域.所以双向链表中的结点有两个指针域,一个指向直接后继,一个指向直接前驱。关于双向链表的操作相对于单链表来说比较复杂。但是思路原理并没有什么不同,动动自己的脑子,学着去做插入删除等操作吧.
好吧,接下来做个总结:
1,介绍了线性表的定义,以及它的抽象数据类型和基本操作。
2,介绍了线性表的两大结构,顺序存储结构和链式存储结构。
3,链式结构中的几种不同形式。
总的说来,线性表的两种结构是后面其他数据结构的基础,把它们学明白了,对后面的学习有着至关重要的作用。