静态链表的C实现和核心点(基于数据结构 严蔚敏)
静态链表是利用一维数组实现逻辑上的单链表结构,结点的逻辑上相邻但物理位置上不一定相邻,因为内存分配上是一次性的,故称为静态。
特点:
- 预先需要一片连续的存储空间;
- 非随机存取;
- 无现成的“内存”分配和回收函数,得自己实现;
- 最多存储MAXSIZE - 1个数据;
核心包含了两个链表:
- 数据链表(初始化完成后需记住头结点,一般为数组的第1个分量)
- 备用的空闲链表(数组的第0个分量是备用链表的头结点)
- 注意逻辑位序和物理位序,实际上并没有利用物理位序的使用操作,牢牢记住它只是一个单链表
这两个链表都需要自己维护。
核心函数 :
- "内存"申请函数 int Malloc_SL();该函数返回申请的结点下标。
- "内存"释放函数void Free_SL(int k);释放逻辑位序k。
注意函数:
- void InitSpace_SL();该函数初始化链表空间,不做其他操作;
- int InitList_SL(SLinkList *h);该函数初始化数据链表并返回数据链表的头结点,这个头结点h非常重要,书本上没有这个函数的介绍,导致有些人搞不懂对数据链表的操作该如何进;
Status.h文件
#ifndef STSTUS_H #define STSTUS_H #define TRUE 1 //真 #define FALSE 0 //假 #define YES 1 //是 #define NO 0 //否 #define OK 1 //通过 #define ERROR 0 //错误 #define SUCCESS 1 //成功 #define UNSUCCESS 0 //失败 #define INFEASIBLE -1 //不可行 #define OVERFLOW -2 //堆栈上溢 #define UNDERFLOW -3 //堆栈下溢 typedef int Status; #define PressEnter \ {\ fflush(stdin);\ printf("Press Enter...");\ getchar();\ fflush(stdin);\ } #endif
StaticLinkedList.h文件
1 #ifndef STATICLINKEDLIST_H_ 2 #define STATICLINKEDLIST_H_ 3 4 #include "Status.h" 5 6 #define MAXSIZE 30 7 typedef int ElementType; 8 typedef int SLinkList; 9 10 typedef struct 11 { 12 ElementType data; 13 int cur; 14 }Component[MAXSIZE]; 15 16 17 18 //初始化,将一维数组Space中各分量链成一个大的备用空间 19 void InitSpace_SL(); 20 21 //为插入的输入申请空间,从备用空间取得一个结点,返回分配结点下标 22 int Malloc_SL(); 23 24 //将下标为k的空闲结点回收 25 void Free_SL(int k); 26 27 //初始化静态链表,建立头结点,返回头结点下标 28 int InitList_SL(SLinkList *h); 29 30 //置空 31 Status ClearList_SL(SLinkList h); 32 33 //销毁 34 void DestroyList_SL(SLinkList* h); 35 36 //判空 37 Status ListEmpty_SL(SLinkList h); 38 39 //求长 40 int ListLength_SL(SLinkList h); 41 42 //取值 43 //h--头结点,i--逻辑位置(1->maxsize-2),e--返回值 44 Status GetElem_SL(SLinkList h, int i, ElementType* e); 45 46 //返回元素e的位序 47 int LocateElem_SL(SLinkList h, ElementType e); 48 49 //前驱 50 //找值为cur_e的结点的前一个结点的值 51 Status PriorElem_SL(SLinkList h, ElementType cur_e, ElementType* pre_e); 52 53 //后继 54 Status NextElem_SL(SLinkList h, ElementType cur_e, ElementType* next_e); 55 56 //插入 57 //在逻辑上第i个位置前插入数据,使其成为第i个位置 58 //i从1开始 59 Status ListInsert_SL(SLinkList h, int i, ElementType e); 60 61 //删除 62 Status ListDelete_SL(SLinkList h, int i, ElementType* e); 63 64 //遍历 65 Status ListTraverse_SL(SLinkList h, void(Visit)(ElementType)); 66 67 #endif
StaticLinkedList.cpp文件
1 #include "stdafx.h" 2 #include <cstdlib> 3 4 #include "StaticLinkedList.h" 5 6 //定义静态链表空间 7 Component Space; 8 9 void InitSpace_SL() 10 { //初始化备用空间,形成备用链表 11 12 for (size_t i = 0; i < MAXSIZE - 1; ++i) //将0号单元做备用空间的起始结点 13 { 14 Space[i].cur = i + 1; //各空间结点逻辑上首尾相连 15 } 16 Space[MAXSIZE - 1].cur = 0; //最后一个结点下标指向NULL = 0,相当于链表的尾指针 17 } 18 19 int Malloc_SL() 20 { 21 int i = Space[0].cur; 22 23 if (Space[0].cur) 24 { 25 //将申请到的空间从备用链表空间中断开,并为下一个空闲结点做准备,即将下一个空闲结点链接到s[0]下 26 Space[0].cur = Space[i].cur; 27 return i; //返回申请到的空间下标 28 } 29 return 0; //申请失败返回0 30 } 31 32 void Free_SL(int k) 33 { 34 Space[k].cur = Space[0].cur; //将k结点的下个结点置为备用链表的第一个结点 35 Space[0].cur = k; //将K结点置为备用空间的第一个结点 36 } 37 38 int InitList_SL(SLinkList * h) 39 { 40 *h = Malloc_SL(); //创建头结点 41 if (!(*h)) 42 { 43 exit(OVERFLOW); //空间已满 44 } 45 46 Space[*h].cur = 0; //头结点游标置为0 47 return OK; 48 } 49 50 Status ClearList_SL(SLinkList h) 51 { 52 int p; 53 if (!h) 54 { 55 return ERROR; 56 } 57 p = Space[h].cur; //p指向第一个结点 58 while (p) 59 { 60 Space[h].cur = Space[p].cur; //从数据链表首结点开始删除 61 Free_SL(p); 62 p = Space[h].cur; 63 } 64 65 return OK; 66 } 67 68 void DestroyList_SL(SLinkList * h) 69 { 70 ClearList_SL(*h); 71 Free_SL(*h); //释放头结点 72 *h = 0; 73 } 74 75 Status ListEmpty_SL(SLinkList h) 76 { 77 if (h && !Space[h].cur) 78 { 79 return TRUE; 80 } 81 return FALSE; 82 } 83 84 int ListLength_SL(SLinkList h) 85 { 86 if (!h) 87 { 88 exit(OVERFLOW); 89 } 90 91 int count, p; 92 count = 0; 93 p = Space[h].cur; 94 while (p) 95 { 96 count++; 97 p = Space[p].cur; 98 } 99 return count; 100 } 101 102 Status GetElem_SL(SLinkList h, int i, ElementType * e) 103 { 104 //-2 去掉备用头结点和数组溢出两个 105 if (!h || i < 1 || i > MAXSIZE - 2) 106 { 107 return ERROR; 108 } 109 110 int count, p; 111 count = 0; 112 p = Space[h].cur; 113 while (p) 114 { 115 count++; //先++,从第一个逻辑位置开始,count很重要,寻找操作都需要count计数 116 if (count == i) 117 { 118 *e = Space[p].data; 119 return OK; 120 } 121 p = Space[p].cur; 122 } 123 return ERROR; 124 } 125 126 int LocateElem_SL(SLinkList h, ElementType e) 127 { 128 int k, count; 129 count = 1; 130 if (h && Space[h].cur) //不为空表 131 { 132 k = Space[h].cur; 133 while (k && Space[k].data != e) 134 { 135 count++; 136 k = Space[k].cur; 137 } 138 if (k) 139 { 140 return count; 141 } 142 } 143 return 0; 144 } 145 146 Status PriorElem_SL(SLinkList h, ElementType cur_e, ElementType * pre_e) 147 { 148 int p, q; 149 if (h) 150 { 151 p = Space[h].cur; 152 if (p && Space[p].data != cur_e) 153 { 154 q = Space[p].cur; 155 while (q && Space[q].data != cur_e) 156 { 157 p = q; //用p记住前驱 158 q = Space[q].cur; 159 } 160 if (q) 161 { 162 *pre_e = Space[q].data; 163 return OK; 164 } 165 } 166 } 167 return ERROR; 168 } 169 170 Status NextElem_SL(SLinkList h, ElementType cur_e, ElementType * next_e) 171 { 172 int p; 173 if (h) 174 { 175 p = Space[h].cur; 176 if (p && Space[p].data != cur_e) 177 { 178 p = Space[p].cur; 179 180 if (p && Space[p].cur) 181 { 182 p = Space[p].cur; 183 *next_e = Space[p].data; 184 return OK; 185 } 186 } 187 } 188 return ERROR; 189 } 190 191 Status ListInsert_SL(SLinkList h, int i, ElementType e) 192 { 193 if (!h) 194 { 195 return ERROR; 196 } 197 198 int count, k, p; 199 if (i > 0) // 200 { 201 count = 0; 202 k = h; 203 204 while (k && count < i - 1) //找到逻辑插入位置的前一个位置 205 { 206 count++; 207 k = Space[k].cur; 208 } 209 if (k) //找到第i-1个元素位置 210 { 211 p = Malloc_SL(); 212 if (!p) 213 { 214 return ERROR; 215 } 216 Space[p].data = e; 217 Space[p].cur = Space[k].cur; 218 Space[k].cur = p; 219 220 return OK; 221 } 222 } 223 return ERROR; 224 } 225 226 Status ListDelete_SL(SLinkList h, int i, ElementType * e) 227 { 228 if (!h) 229 { 230 return ERROR; 231 } 232 233 int count, k, p; 234 if (i > 0) 235 { 236 count = 0; 237 k = h; 238 while (k && count < i -1) //找到删除位置的前一个位置 239 { 240 count++; 241 k = Space[k].cur; 242 } 243 244 if (k && Space[k].cur) //找到第i-1个元素却不是尾结点 245 { 246 p = Space[k].cur; //p指向第i结点 247 *e = Space[p].data; 248 Space[k].cur = Space[p].cur; 249 Free_SL(p); 250 251 return OK; 252 } 253 } 254 return ERROR; 255 } 256 257 Status ListTraverse_SL(SLinkList h, void(Visit)(ElementType)) 258 { 259 if (!h) 260 { 261 return ERROR; 262 } 263 264 int p = Space[h].cur; 265 while (p) 266 { 267 Visit(Space[p].data); 268 p = Space[p].cur; 269 } 270 271 return OK; 272 }
Main函数
void PrintElem(ElementType e) { printf("%d ", e); } int main() { SLinkList h; //数据链表头结点,全局 ElementType e; int i; printf("初始化静态链表的备用空间Space...."); InitSpace_SL(); printf("\n"); PressEnter; printf("初始化静态链表头结点H,申请空间...."); InitList_SL(&h); printf("\n"); PressEnter; ListEmpty_SL(h) ? printf("h为空!\n") : printf("h不为空!\n"); printf("\n"); PressEnter; for (size_t j = 1; j < 6; ++j) { printf("在h第%d个位置插入%d\n", j, 2 * j); ListInsert_SL(h, j, 2 * j); printf("\n"); } printf("h中的元素为:h="); ListTraverse_SL(h, PrintElem); printf("\n"); PressEnter; printf("h的长度为%d\n", ListLength_SL(h)); printf("\n"); PressEnter; ListDelete_SL(h, 4, &e); printf("删除h中第 4 个元素 %d,用Free_SL释放空间....", e); printf("\n"); PressEnter; printf("删除后h中的元素为:h="); ListTraverse_SL(h, PrintElem); printf("\n"); PressEnter; printf("元素8在h中的位序为%d\n",LocateElem_SL(h,8)); printf("\n"); printf("清空h前:"); ListEmpty_SL(h) ? printf("h为空!\n") : printf("h不为空!\n"); ClearList_SL(h); printf("清空h后:"); ListEmpty_SL(h) ? printf("h为空!\n") : printf("h不为空!\n"); printf("\n"); PressEnter; printf("销毁h前:"); h ? printf("h存在!\n") : printf("h不存在!\n"); DestroyList_SL(&h); printf("销毁h后:"); h ? printf("h存在!\n") : printf("h不存在!\n"); printf("\n"); PressEnter;
return 0; }