线性表

概要

线性表是一种线性结构,它是具有相同类型的n(n≥0)个数据元素组成的有限序列。本章先介绍线性表的几个基本组成部分:数组、单向链表、双向链表。

数组

数组有上界和下界,数组的元素在上下界内是连续的。

存储10,20,30,40,50的数组的示意图如下:

img

数组的特点是:数据是连续的;随机访问速度快。 数组中稍微复杂一点的是多维数组和动态数组。对于C语言而言,多维数组本质上也是通过一维数组实现的。至于动态数组,是指数组的容量能动态增长的数组;对于C语言而言,若要提供动态数组,需要手动实现;而对于C++而言,STL提供了Vector;对于Java而言,Collection集合中提供了ArrayList和Vector。

单向链表

单向链表(单链表)是链表的一种,它由节点组成,每个节点都包含下一个节点的指针。

单链表的示意图如下: img

表头为空,表头的后继节点是"节点10"(数据为10的节点),"节点10"的后继节点是"节点20"(数据为10的节点),...

单链表删除节点

img

删除"节点30"

删除之前:"节点20" 的后继节点为"节点30",而"节点30" 的后继节点为"节点40"。

删除之后:"节点20" 的后继节点为"节点40"。

单链表添加节点

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在"节点10"与"节点20"之间添加"节点15"

添加之前:"节点10" 的后继节点为"节点20"。

添加之后:"节点10" 的后继节点为"节点15",而"节点15" 的后继节点为"节点20"。

单链表的特点是:节点的链接方向是单向的;相对于数组来说,单链表的的随机访问速度较慢,但是单链表删除/添加数据的效率很高。

双向链表

双向链表(双链表)是链表的一种。和单链表一样,双链表也是由节点组成,它的每个数据结点中都有两个指针,分别指向直接后继和直接前驱。所以,从双向链表中的任意一个结点开始,都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。一般我们都构造双向循环链表。

双链表的示意图如下:

img

表头为空,表头的后继节点为"节点10"(数据为10的节点);"节点10"的后继节点是"节点20"(数据为10的节点),"节点20"的前继节点是"节点10";"节点20"的后继节点是"节点30","节点30"的前继节点是"节点20";...;末尾节点的后继节点是表头。

双链表删除节点

img

删除"节点30"

删除之前:"节点20"的后继节点为"节点30","节点30" 的前继节点为"节点20"。"节点30"的后继节点为"节点40","节点40" 的前继节点为"节点30"。

删除之后:"节点20"的后继节点为"节点40","节点40" 的前继节点为"节点20"。

双链表添加节点

img

在"节点10"与"节点20"之间添加"节点15"

添加之前:"节点10"的后继节点为"节点20","节点20" 的前继节点为"节点10"。

添加之后:"节点10"的后继节点为"节点15","节点15" 的前继节点为"节点10"。"节点15"的后继节点为"节点20","节点20" 的前继节点为"节点15"。

双链表的Java实现

/**
 * Java 实现的双向链表。 
 * 注:java自带的集合包中有实现双向链表,路径是:java.util.LinkedList
 *
 * @author skywang
 * @date 2013/11/07
 */
public class DoubleLink<T> {

    // 表头
    private DNode<T> mHead;
    // 节点个数
    private int mCount;

    // 双向链表“节点”对应的结构体
    private class DNode<T> {
        public DNode prev;
        public DNode next;
        public T value;

        public DNode(T value, DNode prev, DNode next) {
            this.value = value;
            this.prev = prev;
            this.next = next;
        }
    }

    // 构造函数
    public DoubleLink() {
        // 创建“表头”。注意:表头没有存储数据!
        mHead = new DNode<T>(null, null, null);
        mHead.prev = mHead.next = mHead;
        // 初始化“节点个数”为0
        mCount = 0;
    }

    // 返回节点数目
    public int size() {
        return mCount;
    }

    // 返回链表是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return mCount==0;
    }

    // 获取第index位置的节点
    private DNode<T> getNode(int index) {
        if (index<0 || index>=mCount)
            throw new IndexOutOfBoundsException();

        // 正向查找
        if (index <= mCount/2) {
            DNode<T> node = mHead.next;
            for (int i=0; i<index; i++)
                node = node.next;

            return node;
        }

        // 反向查找
        DNode<T> rnode = mHead.prev;
        int rindex = mCount - index -1;
        for (int j=0; j<rindex; j++)
            rnode = rnode.prev;

        return rnode;
    }

    // 获取第index位置的节点的值
    public T get(int index) {
        return getNode(index).value;
    }

    // 获取第1个节点的值
    public T getFirst() {
        return getNode(0).value;
    }

    // 获取最后一个节点的值
    public T getLast() {
        return getNode(mCount-1).value;
    }

    // 将节点插入到第index位置之前
    public void insert(int index, T t) {
        if (index==0) {
            DNode<T> node = new DNode<T>(t, mHead, mHead.next);
            mHead.next.prev = node;
            mHead.next = node;
            mCount++;
            return ;
        }

        DNode<T> inode = getNode(index);
        DNode<T> tnode = new DNode<T>(t, inode.prev, inode);
        inode.prev.next = tnode;
        inode.prev = tnode;
        mCount++;
        return ;
    }

    // 将节点插入第一个节点处。
    public void insertFirst(T t) {
        insert(0, t);
    }

    // 将节点追加到链表的末尾
    public void appendLast(T t) {
        DNode<T> node = new DNode<T>(t, mHead.prev, mHead);
        mHead.prev.next = node;
        mHead.prev = node;
        mCount++;
    }

    // 删除index位置的节点
    public void del(int index) {
        DNode<T> inode = getNode(index);
        inode.prev.next = inode.next;
        inode.next.prev = inode.prev;
        inode = null;
        mCount--;
    }

    // 删除第一个节点
    public void deleteFirst() {
        del(0);
    }

    // 删除最后一个节点
    public void deleteLast() {
        del(mCount-1);
    }
}