数据结构学习笔记(3.线性表之静态链表及柔性数组)

本节知识点：

1.静态链表到底是什么：链表就是链式存储的线性表，但是它分为动态和静态两种，所谓动态就是长度不固定，可以根据情况自行扩展大小的，静态链表就是长度大小固定的，链式存储的线性表。
2.本节的静态链表和顺序表很像(其实和数组也很像)，准确的来说就是利用顺序表实现的，只是这个顺序表，不是顺序排列的，是通过一个next变量，连接到下一个变量的。
如图：



3.唐老师说静态链表是在一些没有指针的语言中使用的，来实现链表的功能，但是我觉得链表的最大优势就在于它的伸缩，用多少开辟多少。但是静态链表就恰恰失去了这个优势。依我看，学习静态链表的目的是学习它这种类似内存管理的算法思想。
4.静态链表中值得学习的思想：就是在初始化链表的时候，把所以空间都标记成为可用-1，每次插入数据的时候，都在标记为可用的空间内挑取，再把-1改成next。当删除变量的时候在把next改成-1，标记为空间可用。
5.其实仔细想想 看看，静态链表只是一个思想，为什么这么说，首先在获取index的时候，你是顺序获取的，这导致你的next也是连续的，所以他其实就变成了一个顺序表。在这里我想到了一个唐老师的问题，为什么node[0]就可以当作头节点，还要再定义一个head变量。唐老师的解答是：顺序获得index的时候每次都要遍历太浪费时间了，所以最好应该在同一块空间再定义一个链表，来保存这些空闲空间，然后这样就需要两个链表的头节点了，所以需要一个head。然后让node[0]一会是空闲链表的链表头节点，一会是真实保存数据的链表的头节点。当插入的时候，只需要在那个空闲链表取空间就可以了，提高了算法的效率。
PS1：对于node[0]我真的想说，其实让node[0]当作头节点的使用真的很方便，比head方便很多，仅仅是个人体会。
PS2：对于两个链表的那个算法，我觉得如果还是顺序在链表中获得index，依然没有解决这个index是有顺序的且顺序是固定的问题。这里的顺序是指的是那个空闲链表的顺序。所以说这仅仅是一个思想。

6.本节最重要的知识点也是最大的难点：对于柔性数组的描述。
对于柔性数组的结构如下：

typedef struct _tag_StaticList  //因为静态链表是基于顺序表改写的  这个就是顺序表中描述顺序表的那个结构
{
int capacity;           //静态链表的大小是固定的  这是链表的容量
StaticListNode head;    //链表  头节点
StaticListNode node[];  //利用柔性数组 创建静态链表
}StaticList;

然后：给柔性数组开辟空间

StaticList* ret = NULL;
ret = (StaticList*)malloc( sizeof(StaticList)*1 + sizeof(StaticListNode)*(capacity+1) );

其实柔性数组就是以数组的方式访问内存。对于 StaticList  ret这个结构体的大小是不包括StaticLIstNode node[]的，StaticLIstNode node[]是没有大小的，StaticLIstNode node[0]访问的内存是StaticList  ret这个结构体后面的第一个内存，StaticLIstNode node[1]访问的内存是StaticList  ret这个结构体后面的第二个内存等等。
PS：StaticLIstNode node[]这个结构到底是个什么结构，不好说，不是数组，也不是指针。就把它当作为了柔性数组而产生的结构吧！！！

本节代码：

StaticList.c：

/**************************************************************************************************************
文件名：StaticList.c
头文件：StaticList.h
时间：2013/08/15
作者：Hao
功能：可以复用的 带有增 删  改 查 的静态链表
**************************************************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <string.h>
#include "StaticList.h"

#define AVAILABLE -1

typedef struct _tag_StaticListNode  //这个是静态链表的结构   用来保存链表元素的
{
unsigned int data;   //这个是为了复用  保存数据地址的
int next;            //这个是用来保存下一个节点位置的
}StaticListNode;

typedef struct _tag_StaticList  //因为静态链表是基于顺序表改写的  这个就是顺序表中描述顺序表的那个结构
{
int capacity;           //静态链表的大小是固定的  这是链表的容量
StaticListNode head;    //链表  头节点
StaticListNode node[];  //利用柔性数组 创建静态链表
}StaticList;

/**************************************************************************************************************
函数名 ： Creat_StaticList
函数功能：创建一个静态链表使用的空间
具体数据： StaticList这个结构是描述静态链表的结构    StaticListNode这个结构才是真正的静态链表的元素
每一个静态链表的元素都是由两个部分组成的 一个是数据data(即保存的地址)  另一个是下一个链表
元素的位置next
对于StaticList这个结构中的数据是capacity是静态链表的容量 head是链表的头节点
node[0]也是头节点 node[]是柔性数据  这里面保存的才是真的链表内容
参数： int capacity  链表容量  正确范围 0到无穷大  当为0的时候链表中仅仅有一个node[0]头节点
返回值：StaticList* ret 返回描述静态链表的结构 StaticList的地址   (SList*这个是为了封装)
**************************************************************************************************************/
SList* Creat_StaticList(int capacity)
{
int	i=0;
StaticList* ret = NULL;
if( capacity >= 0) //参数合法性检测  一定要大于等于0   如果capacity为0 是给node[0]开辟空间  node[0]是链表头节点
{
ret = (StaticList*)malloc( sizeof(StaticList)*1 + sizeof(StaticListNode)*(capacity+1) );
}
if(NULL != ret)  //判断malloc是否成功 内存是否分配成功
{
ret -> capacity = capacity; //静态链表的容量
ret -> head.data = 0;   //头节点中保存的 链表长度   初始化为0
ret -> head.next = 0;   //头节点中保存的  链表下一个节点的位置  初始化为NULL
for(i=1; i<=capacity; i++)  //把链表中从node[1]开始 到node[capacity]中的next都标志为可用
{
ret -> node[i].next =  AVAILABLE; //这个在插入函数的时候有用
}

}
return (SList*)ret;

}

/**************************************************************************************************************
函数名：Destroy_StaticList
函数功能：释放StaticList结构开辟的内存
参数：StaticList* Static_List  (SList* Static_List这个是为了 封装)
返回值：void
**************************************************************************************************************/
void Destroy_StaticList(SList* Static_List)
{
free(Static_List); //释放静态链表创建的内存空间
}

/**************************************************************************************************************
函数名： Get_Lenth
函数功能：返回静态链表长度
参数：StaticList* Static_List    (SList* List为了封装)
返回值：成功 int Static_List -> head.data 静态链表使用的长度   失败返回 0
**************************************************************************************************************/
int Get_Lenth(SList* List)
{
StaticList* Static_List = (StaticList*)List;
int ret = 0;
if(NULL != Static_List)
{
ret = Static_List -> head.data; //静态链表的长度
}
return ret;
}

/**************************************************************************************************************
函数名：Get_Capacity
函数功能：返回静态链表的容量
参数：StaticList* Static_List  (SList* List为了封装)
返回值：成功返回 int Static_List -> capacity 静态链表的容量  失败返回 0
**************************************************************************************************************/
int Get_Capacity(SList* List)
{
StaticList* Static_List = (StaticList*)List;
int ret = 0;
if(NULL != Static_List)
{
ret = Static_List -> capacity; //静态链表的容量
}
return ret;
}

/**************************************************************************************************************
函数名： Clear_StaticList
函数功能：重置静态链表
参数：StaticList* Static_List  (SList* List为了封装)
返回值：成功返回1  失败返回0
**************************************************************************************************************/
int Clear_StaticList(SList* List)
{
StaticList* Static_List = (StaticList*)List;
int i = 0;
int ret = 0;
if(NULL != Static_List)
{
Static_List -> head.data = 0;
Static_List -> head.next = 0;
for(i=1; i<=Static_List -> capacity; i++)
{
Static_List -> node[i].next =  AVAILABLE;
}
ret = 1;
}
return ret;
}

/**************************************************************************************************************
函数名： Add_StaticList
函数功能： 在链表中的pos位置处插入一个链表元素   pos的规则跟上节单链表的规则一样 0和1为头插法  无穷大为尾插法
node[0]是链表头节点  其实是head的一个中间变量  使用node[0]真的很方便 此处记得更新头节点
参数：SList* List 要插入的链表地址    SListNode* Node要插入的数据地址   int pos插入的位置
返回值：返回1说明插入成功  返回0说明插入失败
**************************************************************************************************************/
int Add_StaticList(SList* List, SListNode* Node, int pos)
{
StaticList* Static_List = (StaticList*)List;
StaticListNode*  node =  (StaticListNode*)Node;
int ret = 0;
int num = 0;
int index = 0;
int i = 0;
ret = (NULL != Static_List)&&(NULL != node);
ret = ret&&(Static_List->head.data+1 <= Static_List->capacity)&&(pos >= 0);

if(ret)  //参数合法性检测成功
{
for(i=1; i<=Static_List->capacity; i++) //轮询获得可用的位置index
{
if(-1 == Static_List->node[i].next)
{
index = i;
break;
}
}
Static_List->node[index].data = (unsigned int)node; //保存链表中的数据
Static_List->node[0] = Static_List->head;  //此时node[0]变成了链表头节点

for(i=1; (i < pos)&&(0 != Static_List->node[num].next); i++)
{
num =  Static_List->node[num].next;
}
Static_List->node[index].next = Static_List->node[num].next;
Static_List->node[num].next = index;

Static_List->node[0].data++;
Static_List->head = Static_List->node[0];//更新链表头节点
}
return ret;
}

/**************************************************************************************************************
函数名： Get_StaticListNode
函数功能：获得pos位置处的数据  pos的规则跟单向链表一样
范围是 0  到   head->data  0是头节点
参数：  SList* List 要插入的链表地址     int pos插入的位置
返回值： 成功返回pos位置处的数据  失败返回NULL
**************************************************************************************************************/
SListNode* Get_StaticListNode(SList* List, int pos)
{
SListNode* ret = NULL;
int i = 0;
int num = 0;
StaticList* Static_List = (StaticList*)List;
if( (NULL != Static_List) && (pos <= Static_List->head.data) && (pos >= 0) )
{
Static_List->node[0] = Static_List->head;
for(i=0; i<pos; i++)
{
num = Static_List->node[num].next;
}
ret = (SListNode*)Static_List->node[num].data;
}
return ret;
}

/**************************************************************************************************************
函数名： Del_StaticListNode
函数功能：删除pos位置处的数据  pos的规则跟单向链表一样
范围是 1  到   head->data  0是头节点 不能删除
参数： SList* List 要插入的链表地址     int pos删除的位置
返回值：成功返回 pos位置的数据 (目的在于：因为此数据一般是数据的地址  便于释放内存)    失败返回NULL
**************************************************************************************************************/
SListNode* Del_StaticListNode(SList* List, int pos)
{
SListNode* ret = NULL;
int i = 0;
int num = 0;
int temp = 0;
StaticList* Static_List = (StaticList*)List;
if( (NULL != Static_List) && (pos <= Static_List->head.data) && (pos > 0) )
{
Static_List->node[0] = Static_List->head;
for(i=1; i<pos; i++)//得找到要删除的那个节点的上一个
{
num = Static_List->node[num].next;
}
temp = Static_List->node[num].next;
Static_List->node[num].next = Static_List->node[temp].next;

Static_List->node[0].data--;
Static_List->head = Static_List->node[0]; //更新链表头节点

Static_List->node[temp].next = AVAILABLE; //把删除的节点标志为可用节点

ret = (SListNode*)Static_List->node[temp].data;
}
return ret;

}

StaticList.h：

#ifndef __STATICLIST_H__
#define __STATICLIST_H__

typedef void SList;
typedef void SListNode;

SList* Creat_StaticList(int capacity);
void Destroy_StaticList(SList* Static_List);
int Get_Lenth(SList* List);
int Get_Capacity(SList* List);
int Clear_StaticList(SList* List);
int Add_StaticList(SList* List, SListNode* Node, int pos);
SListNode* Get_StaticListNode(SList* List, int pos);
SListNode* Del_StaticListNode(SList* List, int pos);

#endif

main.c：

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <string.h>
#include "StaticList.h"

int main()
{
SList* list = Creat_StaticList(10);
int *f = 0;
int i = 0;
int a = 1;
int b = 2;
int c = 3;
int d = 4;
int e = 5;

Add_StaticList(list, &a, 0);
Add_StaticList(list, &b, 0);
Add_StaticList(list, &c, 0);
Add_StaticList(list, &d, 0);

for(i=1; i<=Get_Lenth(list); i++)
{
f=(int* )Get_StaticListNode(list, i);
printf("%d\n",*f);
}

Add_StaticList(list, &e, 2);
printf("\n");
for(i=1; i<=Get_Lenth(list); i++)
{
f=(int* )Get_StaticListNode(list, i);
printf("%d\n",*f);
}

printf("\n");
f=(int* )Del_StaticListNode(list, 4);
printf("del %d\n",*f);
printf("\n");
for(i=1; i<=Get_Lenth(list); i++)
{
f=(int* )Get_StaticListNode(list, i);
printf("%d\n",*f);
}
Destroy_StaticList(list);
return 0;
}