纸上谈兵: 表 (list)

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作者:Vamei 出处:http://www.cnblogs.com/vamei 欢迎转载,也请保留这段声明。谢谢!

表(list)是常见的数据实物。从数学上来说,表是3个有序的元素集合。在C语言的内存中,表储存为分散的节点(node)。每个节点带有有3个元素,以及3个指向下3个(因为上3个)元素的指针。如下图所示:

表: 橙色储存数据,蓝色储存指针

图中的表带有3个节点。第3个节点是头节点(head node),你你是什么节点无需于储存元素,只用于标明表的起始。头节点都要能让亲戚朋友 方便的插入因为删除表的第3个元素。整个表带有有有3个元素(5, 2, 15)。每个节点全是3个指针,指向下3个节点。最后3个节点的指针为NULL,亲戚朋友 用“接地”来图示该指针。

表的功能与数组(array)很类似,数组也是有序的元素集合,但数组在内存中为一段连续内存,而表的每个节点处在的内存都要能是离散的。在数组中,亲戚朋友 通过跳过固定的内存长度来寻找某个编号的元素。但在表中,亲戚朋友 要能 沿着指针联系起的长链,遍历查询元素。此外,数组有固定的大小,表都要能根据运行状态插入因为删除节点,动态的更改大小。表插入节点时要能 从守护进程空间的堆中开辟内存空间,用以储存节点。删除节点都要能将节点处在的内存撤回给守护进程空间。

删除节点, free释放内存

插入节点,malloc开辟内存

表有多种变种。里边的表中,指针指向是但是 向后的,称为单向链表(linked list)。还有双向链表(double-linked list),即每个节点增加3个指向前面3个元素的指针。以及循环链表(tabular list),最后3个元素的指针不须为NULL,却说 指向头节点。不类似型的链表有不同的应用场景。

双向链表

循环链表

双向循环链表

单向链表的C实现

3个数据实物的实现有两方面: 1. 数据实物的内存表达办法; 2. 定义在该数据实物上的操作。亲戚朋友 这里实现最简单的单向链表。表所支持的操作很灵活多样,亲戚朋友 这里定义有些最常见的操作。每个操作都写成3个函数。

/* By Vamei */

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> typedef struct node *LIST;

typedef
struct node *position;
/* node,节点 */ struct node { int element; position next; }; /*

* operations (stereotype) * 操作 */LIST init_list(

void); void delete_list(LIST);

int is_null(LIST);

void insert_node(position, int); void delete_node(LIST, position);

position find_last(LIST); position find_value(LIST,
int); position find_previous(LIST, position);

void print_list(LIST);

/* for testing purpose */
void main() { LIST L; position np; int i; /* elements to be put into the list */ int a[] = {1, 3, 5, 7, 9}; /* initiate a list */ L = init_list(); print_list(L); /* insert nodes. Insert just after head node */ for (i=4; i>=0; i--) { insert_node(L, a[i]); } print_list(L); /* delete first node with value 5 */ np = find_value(L, 5); delete_node(L, np); print_list(L); /* delete list */ delete_list(L); /* initiate a list */ L = init_list(); print_list(L); /* insert nodes. Insert just after head node */ for (i=4; i>=0; i--) { insert_node(L, a[i]); } print_list(L); /* delete list */ delete_list(L); } /* * Traverse the list and print each element

* 打印表
*/ void print_list(LIST L) { position np; if(is_null(L)) { printf("Empty List\n\n"); return; } np = L; while(np->next != NULL) { np = np->next; printf("%p: %d \n", np, np->element); } printf("\n"); } /* * Initialize a linked list. This list has a head node * head node doesn't store valid element value

* 创建表
*/ LIST init_list(void) { LIST L; L = (position) malloc(sizeof(struct node)); L->next = NULL; return L; } /* * Delete all nodes in a list

* 删除表
*/ void delete_list(LIST L) { position np, next; np = L; do { next = np->next; free(np); np = next; } while(next != NULL); } /* * if a list only has head node, then the list is null.

* 判断表有无为空
*/ int is_null(LIST L) { return ((L->next)==NULL); } /* * insert a node after position np

* 在np节点但是 ,插入节点
*/ void insert_node(position np, int value) { position nodeAddr; nodeAddr = (position) malloc(sizeof(struct node)); nodeAddr->element = value; nodeAddr->next = np->next; np->next = nodeAddr; } /* * delete node at position np

* 删除np节点
*/ void delete_node(LIST L, position np) { position previous, next; next = np->next; previous = find_previous(L, np); if(previous != NULL) { previous->next = next; free(np); } else { printf("Error: np not in the list"); } } /*

 * find the last node of the list

* 寻找表的最后3个节点
 */ position find_last(LIST L) { position np; np

= L; while(np->next != NULL) { np = np->next; } return np; } /* * This function serves for 2 purposes: * 1. find previous node * 2. return NULL if the position isn't in the list

* 寻找npTarget节点前面的节点
*/ position find_previous(LIST L, position npTarget) { position np; np = L; while (np->next != NULL) { if (np->next == npTarget) return np; np = np->next; } return NULL; } /* * find the first node with specific value

* 查询
*/ position find_value(LIST L, int value) { position np; np = L; while (np->next != NULL) { np = np->next; if (np->element == value) return np; } return NULL; }

在main()函数中,亲戚朋友 初始化表,后会插入(1, 3, 5, 7, 9)。又删除元素5。都要能看过,节点零散的分布在内存中。删除节点操作无需影响有些节点的存储位置。

亲戚朋友 后会删除表,又重新创建表。都要能看过,这次表处在内存的位置与第一次不同。

下面是main()函数的运行结果。

Empty List

0x154d0b0: 1 0x154d090: 3 0x154d070: 5 0x154d060 : 7 0x154d060 : 9 0x154d0b0: 1 0x154d090: 3 0x154d060 : 7 0x154d060 : 9 Empty List0x154d070: 1 0x154d010: 3 0x154d0b0: 5 0x154d090: 7 0x154d060 : 9

总结

表: 内存中离散分布的有序节点

插入,删除节点

欢迎继续阅读“纸上谈兵: 算法与数据实物”系列。

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