C#实现数据结构——线性表(下)
2015-08-27 17:04
435 查看
线性表链式存储结构
看了线性表的顺序存储,你肯定想线性表简是挺简单,但是我一开始怎么会知道有多少人排队?要分配多大的数组?而且插入和删除一个元素也太麻烦了,所有元素都要前移/后移,效率又低。那怎么办呢?
这里就要用到我们的链式存储结构。
这就和我们的链条一样,一环接着一环,只要上一环知道下一环就行了。
你肯定觉得像食堂打饭那样太麻烦了,每个人都要傻傻地站在那里等,排队的位置又不够,人多了排队的地方都没有。那有没有别的方式?
也许我们可以换种方式。每个人都不需要站在那里等,也不需要知道队伍有多长前面有多少人,只需要知道你的下一个人(也就是后继)是谁就行了。比如第一个人去了打饭窗口,食堂大妈要他留下电话号码,随便去哪都行,到了打饭的时间点就电话通知他。第二个人也过来打饭,食堂大妈也让第二个人留下手机号,并且将他的手机号告诉第一个人:如果第一个人饭打完了就打电话叫第二个人来打饭。然后再将第三个人的号码告诉第二个人,由第二个人去通知第三个人,以此类推。这样每个人都不用排队了。
第一个人也就是头节点(头指针)。
当然,这在现实生活中是不可能的,那样子大妈会累死,再要碰到谁忘记通知下一个人,整个链表就断了。
初始化
每个人都不用呆在固定的地点排队,排队窗口的大小自然也就无所谓了,初始化时只需要知道第一个人的号码就可以了。当然链式结构存储的方式也和顺序不一样,不需要定义一个数组(因为没人排队了),但是需要保存一组数据及它的后继引用(指针):public class LinkNode<T> { public T Node { get; set; } public LinkNode<T> NextNode { get; set; } }
然后定义头节点:
private LinkNode<T> firstNode;
获取线性表的长度
想知道有多少人排队数一下就可以了,但是现在大家都没排队,怎么知道总共有多少人在等呢?那只有找到第一个人,再通过第一个人找到第二个,以此类推,直到找到没有后继的最后一个为止:public int Length { get { var node = firstNode; int length = 0; while(node != null) { length++; node = node.NextNode; } return length; } }
添加元素
每来一个人打饭,就需要将新来那个人的号码告诉之前的最后一个人:public void Add(T item) { if(firstNode == null) { firstNode = new LinkNode<T> { Node = item }; } else { LinkNode<T> node = firstNode; while(node.NextNode != null) { node = node.NextNode; } node.NextNode = new LinkNode<T> { Node = item }; } }
删除元素
如果你女朋友(程序员竟然也能找到女朋友!)突然临时约你出去吃饭,你当然觉得食堂这么难吃的饭给程序员吃就可以了,怎么可以给女朋友吃呢?但是作为一名有素质的程序员,你自然会想办法通知前一个人你不在食堂吃饭了,然后把你下一位的号码告诉你前一个人。但是你也不知道你前一个人是谁,于是找到食堂大妈,大妈找到第一个人,然后一层层找下去,终于找到你前一个人是谁(想一想这里可以怎样优化,让你直接找到前一个人):public void Delete(int index) { if(firstNode == null) { throw new Exception("List is empty"); } if(index < 0) { throw new Exception("Location exception"); } var node = firstNode.NextNode; var prevNode = firstNode; int i; for(i = 1; i < index && node != null; i++) { prevNode = node; node = node.NextNode; } if(i == index) { if(node.NextNode != null) { prevNode.NextNode = node.NextNode; } else { prevNode.NextNode = null; } } else { throw new Exception("Locaion exception"); } }
在指定位置插入元素
你女朋友约你去吃饭,于是你正打算放弃排队带她到外面吃,但是她是个勤俭持家的好女孩,认为外面吃饭太贵,还不如一起在食堂吃,省下来的钱给她买个包。正有此意又不好意思说的你一听赶紧把女朋友插在你后面。也就是你打完饭不再去通知你的下一位而是通知你女朋友,然后你女朋友再去通知他。是不是觉得链表的方式插队太方便了?神不知鬼不觉就能无痛插队,而且你女朋友通知他时,他还得说谢谢,这就是链式存储的优势:public void Insert(T item, int index) { if (firstNode == null) { throw new Exception("List is empty"); } if (index < 0) { throw new Exception("Location exception"); } var node = firstNode.NextNode; int i; for (i = 1; i < index && node != null; i++) { node = node.NextNode; } if (i == index) { var nextNode = node.NextNode == null ? null : node.NextNode; node.NextNode = new LinkNode<T> { Node = item, NextNode = nextNode }; } else { throw new Exception("Locaion exception"); } }
链式存储完整代码
/// <summary>
/// 线性表链式结构
/// </summary>
public class LinkList<T> : ILinearList<T>
{
private LinkNode<T> firstNode;
public int Length
{
get
{
var node = firstNode;
int length = 0;
while(node != null)
{
length++;
node = node.NextNode;
}
return length;
}
}
public void Add(T item)
{
if(firstNode == null)
{
firstNode = new LinkNode<T> { Node = item };
}
else
{
LinkNode<T> node = firstNode;
while(node.NextNode != null)
{
node = node.NextNode;
}
node.NextNode = new LinkNode<T> { Node = item };
}
}
public void Clear()
{
firstNode = null;
}
public void Delete(int index)
{
if(firstNode == null)
{
throw new Exception("List is empty");
}
if(index < 0)
{
throw new Exception("Location exception");
}
var node = firstNode.NextNode;
var prevNode = firstNode;
int i;
for(i = 1; i < index && node != null; i++)
{
prevNode = node;
node = node.NextNode;
}
if(i == index)
{
if(node.NextNode != null)
{
prevNode.NextNode = node.NextNode;
}
else
{
prevNode.NextNode = null;
}
}
else
{
throw new Exception("Locaion exception");
}
}
public T GetItem(int index)
{
if (firstNode == null)
{
throw new Exception("List is empty");
}
if (index < 0)
{
throw new Exception("Location exception");
}
var node = firstNode.NextNode;
int i;
for (i = 1; i < index && node != null; i++)
{
node = node.NextNode;
}
if (i == index)
{
return node.Node;
}
else
{
throw new Exception("Locaion exception");
}
}
public void Insert(T item, int index)
{
if (firstNode == null)
{
throw new Exception("List is empty");
}
if (index < 0)
{
throw new Exception("Location exception");
}
var node = firstNode.NextNode;
int i;
for (i = 1; i < index && node != null; i++)
{
node = node.NextNode;
}
if (i == index)
{
var nextNode = node.NextNode == null ? null : node.NextNode;
node.NextNode = new LinkNode<T> { Node = item, NextNode = nextNode };
}
else
{
throw new Exception("Locaion exception");
}
}
public bool IsEmpty()
{
return firstNode == null;
}
public int LocateItem(T t)
{
var index = 0;
var node = firstNode;
while(!node.Node.Equals(t))
{
index++;
if(node.NextNode == null)
{
return -1;
}
node = node.NextNode;
}
return index;
}
}
public class LinkNode<T> { public T Node { get; set; } public LinkNode<T> NextNode { get; set; } }
其它链表
之前说了,如果你想放弃排队,就要将排在你后面的人的手机号码告诉前一个人。但是由于不知道排在你前一个人是谁,所以只能去找食堂大妈,食堂大妈去找排在第一个的人,然后通过一层层找下去,才知道你前一个人是谁,这样就很麻烦,能不能让你不但知道后一个人的号码,也知道前一个人的呢?当然可以,那就是双向链表。
双向链表就是在单链表的每个节点中,再设置一个指向其前驱节点的指针域。
用C#代码表示就是:
public class LinkNode<T> { public T Node { get; set; } public LinkNode<T> NextNode { get; set; } public LinkNode<T> PrevNode { get; set; } }
除了双向链表,还有循环链表、静态链表等,大家都可以自己实现。
单链表结构与顺序存储结构的优缺点
每种数据结构都不是万能的(不然还要这么多数据结构干嘛),单链表和顺序存储结构都有各自的优缺点和适用场景。顺序存储结构的优缺点
优点:无须为表示表中元素之间的逻辑关系而增加额外的存储空间(链表就需要额外存储一个指向后继的指针域)
可以快速地存取表中任意位置的元素(直接通过下标返回即可,链表需要循环去取)
缺点:
插入和删除操作需要移动大量元素
当线性表长度变化较大时,难以确定存储空间的容量(也可以通过达到一定长度时进行扩容的方式来改善)
造成存储空间的碎片(可以通过少于一定长度时进行压缩的方式来改善)
单链表的优缺点
对于插入或删除越是频繁的操作,单链表的效率优势就越是明显,但是获取元素的效率非常低。适用场景
若线性表需要频繁查找,很少进行插入和删除操作,使用顺序存储结构。若需要频繁插入和删除,使用单链表结构。若线性表中的元素个数变化较大或者根本不知道有多大时,最好使用单链表结构,这样可以不考虑存储空间的大小问题。而如果事先知道线性表的长度,使用顺序存储结构效率会高很多。
完整数据结构C#实现代码
Github地址——DataStructure相关文章推荐
- 数据结构与算法分析Java版第1章练习1.1
- 【数据结构学习】-堆与堆排序
- C源码@数据结构与算法->Sorting
- 数据结构复习3
- 浅谈数据结构-最小生成树
- ajax请求获取xml数据结构
- 【c++版数据结构】之用c语言实现静态链表
- 数据结构学习之路-第二章:静态单链表
- Redis 专题一: 数据结构
- 【数据结构学习】-二叉树的概念与遍历
- 数据结构之链表操作
- 【Memphis】非旋转Treap及可持久化[Merge,Split]
- 数据结构——二叉树
- C#实现数据结构——线性表(上)
- concurrentHashMap原理分析
- 数据结构之链表的使用与实现
- 数据结构的概念和分类
- 驱动主要数据结构
- 数据结构与算法 基本概念
- 数据结构(Java语言)——HashTable(分离链接法)简单实现