C的抽象数据类型：链表、队列

1 抽象数据类型

  抽象数据类型ADT abstract data type；

  抽象数据类型由基本数据结构封装而成，链表，队列，二叉树等都属于有基本数据结构封装而成的抽象数据类型；

2 链表

  链表作用：统一管理和存储实时分配的动态内存；而在rtos系统中用链表来管理各类节点的优先级非常优美；

 

　　1.1 链表举例

　　　　1.1.1 链表结构存储数据举例

/*链表定义*/
struct files * phead=NULL;
struct files *ppre , *pcurr;
int Arrrate[10]= {1,2,3,4};
struct files
{
    int rating ;
    struct files * pnext ;
}
        
/*使用Arrrate[10]来初始化链表；*/
for(int i=0;i<10;i++)
{
    pcurr=(struct files *)malloc(sizeof(files));
    if(phead==NULL)    
        phead=pcurr;
    else
        ppre->pnext=pcurr;
    /*首先将当前结构体的地址放入上一个结构体的指针中*/
   
    pcurr->rating= Arrrate[i];
    pcurr->pnext=NULL;
    ppre=pcurr;
    /*存放当前结构体的地址，供下一个结构体的指针找到位置*/
}               

　　　　1.1.2 链表结构取出数据举例

/*链表取出数据只能顺序取出；并且最后一个链表变量的pnext=NULL；*/
pcurr=phead;
while(pcurr!=NULL)
{
printf("%d", pcurr->rating );
pcurr=pcurr->pnext;
}

　　　　1.1.3 使用完后销毁链表内存

/*链表想要销毁内存也只能从phead开始顺序销毁；*/
pcurr=phead;
while(pcurr != NULL)
{
    phead=pcurr->pnext;
    free(pcurr);
    pcurr=phead;
}

　　1.2 建立链表的抽象数据类型接口

　　　　目的：从用户的使用角度来对ADT数据类型进行封装，使得用户可以像调用普通接口的方式调用ADT数据类型；

　　　　以下例子只是举例如何对定义进行封装，进一步还需要提供封装后如何使用的函数声明以及函数定义；

typedef struct files
{
...
} Node;
typedef Node * List;
...  ...
/*将前面的files结构体重新声明为Node，然后再将指向结构体的指针声明为List;*/

/*这样的话就将具体的代码抽象化了*/
/*然后利用这些抽象过的类型进行代码编写，有利于逻辑开发，也保护了代码的开发权限*/

/*List scores中的scores是地址来着，这样的话就将files结构体封装成了scores，使得用户直接操作scores就可以了*/

 2 队列queue：

　　队列是一种简单的链表；称之为队列，是因为工作方式和排队相像；数据要求从队尾加入，队首离开(“先进先出”FIFO)；

　　队列先进先出的特点是其结构所致，不值得着重强调；以下给出一个队列定义的例子；

　　2.1 队列：声明

#define MAXCNT 10

/*定义队列Queue；队列结构包含首节点，尾节点，节点项数*/
typedef struct queue{
    struct Node * front;
    struct Node * rear;
    int itemsCnt;
}Queue;
/*定义节点Node；Item结构存储每个节点的数据，作为接口留给用户自定义；*/
typedef struct node{
    Item item;
    struct node * next;
}Node;

　　2.2 队列：简单使用函数

/*初始化函数；先建一个queue类型的空壳子；*/
void initQueue(Queue *pq )
{
    pq->front=NULL;
    pq->rear=NULL;
    pq->itemsCnt=0;
}

/*判断队列是否为空；*/
bool queueIsEmpty(const Queue * pq)
{
    return pq->itemsCnt==0;
}

/*判断队列是否为满；*/
bool queueIsFull(const Queue * pq)
{
    return pq->itemsCnt==MAXCNT;
}

/*判断队列当前的项数*/
int countQueue(const Queue * pq)
{
　　return pq->itemsCnt ;
}

/*清空队列*/
int emptyQueue(Queue *pq)
{
    while(!queueIsEmpty(pq))
    {
        delQueue(pq);//这是下面小节节点的删除函数；
    }
} 

　　2.3 队列：增加尾节点

　　　　正常步骤：新建一个节点，配置节点数据和节点next指针为NULL；

　　　　　　　　　节点地址放入前一个节点中；把节点添加到队列尾端，并且项数加1；

　　　　注意事项：如果该节点是首项，front和rear是同一项，要配置front；由于队列的性质决定了加入的节点不是首节点就是尾节点；

/*item为需要增加的节点数据，pq为队列指针*/
int addQueue(Item item , Queue * pq)
{
    Node * pnode;
    if(queueIsFull(pq)) return 0;
    pnode=(Node*)malloc(sizeof(Node));
    if(pnote==NULL) return 0;
    else
        pnode->item=item;          /*尾节点的数据*/
        pnode->next = NULL;        /*尾节点的next指针为NULL*/
    
    if(queueIsEmpty(pq))           
        pq->front=pnode;　　　　　　 /*如果是首项，front和rear是同一项；需要配置front的地址*/
    else
        pq->rear->next=pnode;　　　 /*否则是尾项，需要将当前节点的地址放入前一个节点的指针中；*/
        
        pq->rear=pnode;            /*设置struct queue的rear*/
        pq->itemsCnt++;            /*设置struct queue的itemsCnt*/
　　　　　return 1;
}

　　2.4 队列：删除首节点

　　　　步骤：将首节点中存储的第二个节点的地址拿出来先，然后free首节点；重新配置首节点；

/*pq为指向队列的指针； */
int delQueue(Queue *pq)
{
    if(queueIsEmpty(pq)) return 0;
    Node * pSecNode;
    pSecNode=pq->front->next;  //将首节点中存储的后面一个节点的地址取出先；
    free(pq->front);           //删除首节点
    pq->front=pSecNode;        //重新配置首节点
    pq->itemsCnt--; 　　　　    //项数减1
　　 if(pq->itemsCnt==0)
　　　　pq->rear=NULL;
　　return 1;
}

1&2 小结：队列是一种简单的链表，所以相似的地方比较多；但是队列结构更规范些；

　　链表的phead，搬运数据的pcurr和ppre同普通变量定义相似，较为零散；而队列将这些指针放在结构体里，定义成了队列；

　　链表没有对数据的节点个数进行统计，队列结构体对数据的节点个数单独做了统计；

　　链表的变量是一些指针加一个数据结构体，而队列的变量是两个结构体；队列更加规范，符合逻辑性；

5 节点函数

  当插入的list_node前后都有node时，插入list_node的代码顺序应该如图，如果是after则从后往前写代码，如果是before则从前往后写代码，完美；

  

  5.1 第一次插入node

    list_head和list_node在初始化的时候，都初始化成了自身地址；如果只有一个list_head，那么在插入第一个list_node的时候节点代码又是如何处理的呢？

    以insert_after函数举例，步骤1的l->next->prev = l->prev = n；即list_head->prev = list_rear;  list首可寻址尾；

                步骤3的n->next = l->next = l；           即list_rear->next = list_head；list尾可寻址首；

    这个首尾寻址十分巧妙嘞，既不用多余的代码处理第一次插入，又使得链表可以时间片轮询，一举两得；

#ifndef __RT_SERVICE_H__
#define __RT_SERVICE_H__
//rtservice.h


//已知结构体节点，反推结构体首地址;
#define rt_container_of(ptr, type, member)    ((type *)((char *)(ptr) - (unsigned long)(&((type *)0)->member)))			
#define rt_list_entry(node, type, member)    rt_container_of(node, type, member)

//简单整理了一下上面的宏变成下面这样方便理解;只有最外层和node的括号可以去，其他括号都有用;
//#define  rt_list_entry(nodeAddr, struct, member)   (struct *)(   (char *)nodeAddr - (unsigned long)( &((struct *)0)->member )   )
		

//将list_head初始化成自身，这样第二个node插入之后，会让两个节点首位相连十分地妙;
rt_inline void rt_list_init(rt_list_t *l)
{
    l->next = l->prev = l;
}

//将n_node插入l_node之后，代码顺序如图，如果先修改l节点则存储在l节点中的数据就会丢失;
rt_inline void rt_list_insert_after(rt_list_t *l, rt_list_t *n)
{
    l->next->prev = n;
    n->prev = l;
    n->next = l->next;
    l->next = n;   
}

//将n_node插入l_node之前,代码顺序如图;
rt_inline void rt_list_insert_before(rt_list_t *l, rt_list_t *n)
{
    l->prev->next = n;
    n->next = l;
    n->prev = l->prev;
    l->prev = n;
}

//将前后节点连起来后，再初始化n_node为自身地址;
rt_inline void rt_list_remove(rt_list_t *n)
{
    n->prev->next = n->next;
    n->next->prev = n->prev;  
    n->next = n->prev = n;
}

//空节点的next和prev都被初始化成了自身，判断一个即可;
rt_inline int rt_list_isempty(const rt_list_t *l)
{
    return l->next == l;
}

#endif /* __RT_SERVICE_H__ */