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C語(yǔ)言超詳細(xì)講解線性表

 更新時(shí)間:2022年07月02日 11:12:34   作者:剛?cè)腴T(mén)的小仙女  
線性表,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中最簡(jiǎn)單的一種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),專(zhuān)門(mén)用于存儲(chǔ)邏輯關(guān)系為"一對(duì)一"的數(shù)據(jù)。線性表是基于數(shù)據(jù)在實(shí)際物理空間中的存儲(chǔ)狀態(tài),又可細(xì)分為順序表(順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu))和鏈表

1. 順序表

順序表是指用一段連續(xù)的地址,依次存放數(shù)據(jù)元素的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。此種存儲(chǔ)方式使得順序表的物理結(jié)構(gòu)與邏輯結(jié)構(gòu)都是連續(xù)的。

與數(shù)組的區(qū)別:函數(shù)中的數(shù)組被存放在棧段中,而棧段有系統(tǒng)限制的大?。墒褂胾limit -s查看系統(tǒng)限制的大小,單位為KB),因此順序表往往使用在堆段中操作管理動(dòng)態(tài)數(shù)組的方式實(shí)現(xiàn)。

1.1 管理結(jié)點(diǎn)

在順序表中,管理節(jié)點(diǎn)內(nèi)部一般存放:數(shù)據(jù)域地址(*data)、**總?cè)萘?size)以及當(dāng)前數(shù)據(jù)量(len)**等等。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
typedef struct Vector {
	//數(shù)據(jù)域 
	int *data;
	//總?cè)萘?
	int size;
	//當(dāng)前元素個(gè)數(shù) 或 指向末尾元素的后一位
	int len;
} Vector; 
//初始化
Vector *initVector(int size){
	Vector *v = (Vector *) malloc(sizeof(Vertor));
	v->data = (int *) malloc(sizeof(int) * size);
	v->len = 0;
	v->size = size;
	return v; 
} 
//釋放
void freeVector(Vector *v){
	if(!v) return;
	free(v->data);
	free(v);
}
int main(){
	//初始化size為10的線性表
	Vector *v = initVector(10)
	return 0;
}

1.2 順序表的插入

//插入 
//將 v->data[idx] 處變成 val 
void insert(Vector *v, int idx, int val){
	//判斷 v 是否為空 返回 
	if(!v) return; 
	//判斷 idx 是否合法 
	if(idx > v->len || idx < 0) return ;
	//判斷 v 的容量是否已滿(mǎn)
	if(v->len == v->size) return ; 
	//維護(hù)順序表的特性  將 idx 及之后的元素后移 
	for(int i = v->len; i > idx ;i++){
		v->data[i] = v->data[i - 1];
	}
	//在 idx 處插入數(shù)據(jù) 
	v->data[i] = val;
	//更新當(dāng)前元素個(gè)數(shù) 
	v->len++; 
} 

1.3 順序表的刪除

//刪除
//將 v->data[idx] 刪除 
void delete(Vector *v, int idx){
	if(!v) return ;
	if(idx >= v->len || idx < 0) return ;
	// idx 之后的元素前移
	for(int i = idx; i < v->len-1; i++){
		v->data[i] = v->data[i + 1];
	}
	v->len--;
}

1.4 順序表的擴(kuò)容

擴(kuò)容:新創(chuàng)建 原size * 2 的空間,然后將原數(shù)據(jù)從原空間遷移到新空間

//倍增法擴(kuò)容 size -> size + exsize
int expand(Vector *v){
	//擴(kuò)容為 size + exSize 
	int exSize = v->size;
	int *tmp;
	while(exSize){
		//嘗試向內(nèi)存申請(qǐng)空間 
		tmp = (int *) realloc(v->data, sizeof(int) * (v->size + exSize));
		//申請(qǐng)成功 
		if(tmp) break;
		//申請(qǐng)不成功 exSize/2 繼續(xù)申請(qǐng) 
		exSize >>= 1; 
	}
	//徹底失敗 未申請(qǐng)到空間 
	if(!tmp) return 0;
	//擴(kuò)容成功
	v->data = tmp; 
	v->size += exSize;
	return 1;
}
//插入 
//將 v->data[idx] 處變成 val 
void insert(Vector *v, int idx, int val){
	...
	if(v->len == v->size) {
		//嘗試擴(kuò)容 擴(kuò)容成功為 1 失敗為 0 
		if(!expand(v)) return; 
	} 
	...
} 

2. 鏈表

2.1 定義

鏈表是一種物理結(jié)構(gòu)不連續(xù),但可以依靠結(jié)點(diǎn)中的指針實(shí)現(xiàn)邏輯結(jié)構(gòu)連續(xù)的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

構(gòu)成鏈表的數(shù)據(jù)元素被稱(chēng)為“結(jié)點(diǎn)”,節(jié)點(diǎn)內(nèi)部存放數(shù)據(jù)與指向下一個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針。

//定義結(jié)點(diǎn) 
typedef struct Node{
	int val;
	struct Node *next;
} Node; 
//結(jié)點(diǎn)初始化 
Node *initNode(int val){
	Node *node = (Node *) malloc(sizeof(Node));
	node->val = val;
	node->next = NULL;
	return node;
} 
//釋放結(jié)點(diǎn)
void freeNode(Node *node){
	if(!node) return ;
	free(node);
} 

只有單一結(jié)點(diǎn)指針的鏈表的全程是“單鏈表”,經(jīng)常被簡(jiǎn)稱(chēng)為鏈表。

鏈表的管理結(jié)點(diǎn)一般僅需要存放頭結(jié)點(diǎn)指針(*head)。

如果需要頻繁獲取鏈表長(zhǎng)度,管理結(jié)點(diǎn)中可以額外存放鏈表長(zhǎng)度(len)。

//定義鏈表 管理結(jié)點(diǎn) 
typedef struct List{
	Node *head;
	int len;
} List;
//初始化鏈表
List *initList() {
	List *list = (List *) malloc(sizeof(List));
	list->head = NULL;
	list->len = 0;
	return list;
}

2.2 頭部插入

頭插法:將新插入的節(jié)點(diǎn)放在 head 后,時(shí)間復(fù)雜度O(1)

//頭部插入
void insertToHead(List *list, int val){
	if(!list) return ;
	Node *node = initNode(val);
	node->next = list->head;
	list->head = node;
	list->len++;
} 

2.3 尾部插入

尾插法:找到最后一個(gè)結(jié)點(diǎn),將新節(jié)點(diǎn)插入。如果沒(méi)有設(shè)計(jì)尾指針,則時(shí)間復(fù)雜度為O(n)。

//尾部插入 
void insertToTail(List *list, int val){
	if(!list) return ;
	Node *node = initNode(val);
	//如果list為空 則node為第一個(gè)結(jié)點(diǎn) 讓head等于node
	//判斷條件可更改為list->len == 0 
	if(list->head == NULL){
		list->head = node;
		list->len++;
		return ;
	}
	Node *p = list->head;
	while(p->next != NUll){
		p = p->next;
	}
	p->next = node;
	list->len++;
}
//測(cè)試
int main(){
	List *list1 = initList();
	List *list2 = initList();
	for(int i = 0;i <= 10;i += 2){
		insertToHead(list1,i);
	}
	Node *p = list1->head;
	while(p){
		printf("%d -> ",p->val);
		p = p->next;
	}
	printf("\n");
	for(int i = 1;i <= 10;i += 2){
		insertToTail(list2,i);
	}
	Node *q = list2->head;
	while(q){
		printf("%d -> ",q->val);
		q = q->next;
	}
	printf("\n");
	return 0;
}

輸出結(jié)果:

2.4 任意位置插入

//任意位置的插入
// idx = 0 待插入結(jié)點(diǎn)為頭結(jié)點(diǎn)
// idx > 0 插入至第 i 個(gè)結(jié)點(diǎn)后
void insert(List *list, int idx, int val){
	if(!list) return ;
	if(idx > list->len || idx < 0) return ;
	if(idx == 0){
		//頭插法 
		insertToHead(list,val);
		return;
	}
	Node *node = initNode(val);
	//結(jié)點(diǎn)索引為 0 
	Node *p = list->head;
	//p 找到第 idx - 1個(gè)結(jié)點(diǎn)
	// i = 1  結(jié)點(diǎn)索引為 1 
	// i = 2 結(jié)點(diǎn)索引為 2
	// i = idx - 1 結(jié)點(diǎn)索引為 idx - 1 
	for(int i = 1;i <= idx - 1;i++){
		p = p->next;
	} 
	//插入
	node->next = p->next;
	p->next = node;
	list->len++;
}

2.5 任意位置刪除

//任意位置的刪除 
void remove(List *list, int idx){
	if(!list) return ;
	if(idx > list->len || idx < 0) return ;
	//p為0號(hào)索引結(jié)點(diǎn)
	Node *p = list->head;
	//刪除索引為 0 的結(jié)點(diǎn) 更改head 
	if(idx == 0){
		list->head = p->next; 
		list->len--;
		freeNode(p);
		return;
	}
	//找到idx-1個(gè)結(jié)點(diǎn)
	for(int i = 1;i <= idx - 1;i ++){
		p = p->next;
	}
	Node *node = p->next;
	//刪除 
	p->next = p->next->next;
	list->len--;
	freeNode(node);
} 

2.6 虛頭結(jié)點(diǎn)

在需要特殊處理頭結(jié)點(diǎn)的時(shí)候,可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)帶有虛頭結(jié)點(diǎn)的鏈表。在鏈表初始化或在某些操作執(zhí)行時(shí),將一個(gè)額外的結(jié)點(diǎn)放在頭指針執(zhí)行的地方。虛頭結(jié)點(diǎn)可以使得整個(gè)鏈表永遠(yuǎn)不空,永遠(yuǎn)有頭。所以擁有虛頭結(jié)點(diǎn)的鏈表在處理各類(lèi)結(jié)點(diǎn)操作時(shí)會(huì)更加便捷。

任意位置插入:不需要特殊考慮插入位置是否在鏈表頭部。

任意位置刪除:不需要特殊考慮刪除的結(jié)點(diǎn)是否是鏈表的第一個(gè)結(jié)點(diǎn)。

//結(jié)點(diǎn)部分沒(méi)有改動(dòng)
//定義結(jié)點(diǎn) 
typedef struct Node{
	int val;
	struct Node *next;
} Node; 
//結(jié)點(diǎn)初始化 
Node *initNode(int val){
	Node *node = (Node *) malloc(sizeof(Node));
	node->val = val;
	node->next = NULL;
	return node;
} 
//釋放結(jié)點(diǎn)
void freeNode(Node *node){
	if(!node) return ;
	free(node);
}

//定義鏈表 管理結(jié)點(diǎn) 
typedef struct List{
	Node *head;
	int len;
} List;
//初始化鏈表
List *initList() {
	List *list = (List *) malloc(sizeof(List));
	//變動(dòng)  :初始化的時(shí)候賦予一個(gè)結(jié)點(diǎn) 任意數(shù)值都可以 
	list->head = initNode(-1);
	list->len = 0;
	return list;
}
//頭部插入
void insertToHead(List *list, int val){
	if(!list) return ;
	Node *node = initNode(val);
	// 變動(dòng)
	node->next = list->head->next;
	// 變動(dòng)
	list->head->next = node;
	list->len++;
} 
//尾部插入 
void insertToTail(List *list, int val){
	if(!list) return ;
	Node *node = initNode(val);
	//變動(dòng) 刪除對(duì)鏈表是否為空的判斷  可以直接進(jìn)行插入
	//此處可以謝偉 Node *p = list->head->next; 
	Node *p = list->head;
	while(p->next != NULL){
		p = p->next;
	}
	p->next = node;
	list->len++;
}
//任意位置的插入
void insert(List *list, int idx, int val){
	if(!list) return ;
	if(idx > list->len || idx < 0) return ;
	//變動(dòng) : 刪除對(duì)鏈表是否為空的判斷 
	Node *node = initNode(val);
	Node *p = list->head;
	for(int i = 1;i <= idx;i++){
		p = p->next;
	} 
	//插入
	node->next = p->next;
	p->next = node;
	list->len++;
} 
//任意位置的刪除 
void remove(List *list, int idx){
	if(!list) return ;
	if(idx > list->len || idx < 0) return ;
	Node *p = list->head;
	for(int i = 1;i <= idx;i ++){
		p = p->next;
	}
	Node *node = p->next;
	//刪除 
	p->next = p->next->next;
	list->len--;
	freeNode(node);
}

到此這篇關(guān)于C語(yǔ)言超詳細(xì)講解線性表的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語(yǔ)言線性表內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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