数据结构(静态链表)
静态链表,也是线性存储结构的一种,它兼顾了顺序表和链表的优点于一身,可以看做是顺序表和链表的升级版.
使用静态链表存储数据,数据全部存储在数组中(和顺序表一样),但存储位置是随机的,数据之间"一对一"的逻辑关系通过一个整形变量(称为"游标",和指针功能类似)维持(和链表类似)。
例如使用静态链表存储{1,2,3}
1.创建一个足够大的数组,假设大小为6
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2.将数据存储在数组中时,给每个数据元素配备一个整形变量,此变量用于指明各个元素的直接后继元素所在数组中的位置下标
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通常,静态链表会将第一个数据元素放到数组下标为 1 的位置(a[1])中。 a[0] 默认不存储数据元素.
静态链表中的节点
通过上面的学习我们知道,静态链表存储数据元素也需要自定义数据类型,至少需要包含以下 2 部分信息:
1.数据域:用于存储数据元素的值;
2.游标:其实就是数组下标,表示直接后继元素所在数组中的位置;
typedef struct {
int data;//数据域
int cur;//游标
}component;
备用链表
图 2 显示的静态链表还不够完整,静态链表中,除了数据本身通过游标组成的链表外,还需要有一条连接各个空闲位置的链表,称为备用链表。
备用链表的作用是回收数组中未使用或之前使用过(目前未使用)的存储空间,留待后期使用。也就是说,静态链表使用数组申请的物理空间中,存有两个链表,一条连接数据,另一条连接数组中未使用的空间。
通常,备用链表的表头位于数组下标为 0(a[0]) 的位置,而数据链表的表头位于数组下标为 1(a[1])的位置。
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静态链表的实现
假设使用静态链表(数组长度为6)来存储数组{1,2,3},需要以下几个阶段.
1.在数据链表未初始化之前,数组中所有位置都处于空闲状态,因此都应被链接在备用链表上
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2.向静态链表中添加数据时,需提前从备用链表中摘除节点,以供新数据使用。
备用链表摘除节点最简单的方法是摘除 a[0] 的直接后继节点;同样,向备用链表中添加空闲节点也是添加作为 a[0] 新的直接后继节点。因为 a[0] 是备用链表的第一个节点,我们知道它的位置,操作它的直接后继节点相对容易,无需遍历备用链表,耗费的时间复杂度为 O(1)。
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静态链表的C语言的实现方式:
#include <stdio.h>
#define maxSize 6
typedef struct {
int data;
int cur;
}component;
//将结构体数组中所有分量链接到备用链表中
void reserveArr(component *array);
//初始化静态链表
int initArr(component *array);
//输出函数
void displayArr(component * array,int body);
//从备用链表上摘下空闲节点的函数
int mallocArr(component * array);
int main() {
component array[maxSize];
int body=initArr(array);
printf("静态链表为:\n");
displayArr(array, body);
return 0;
}
//创建备用链表
void reserveArr(component *array){
for (int i=0; i<maxSize; i++) {
array[i].cur=i+1;//将每个数组分量链接到一起
}
array[maxSize-1].cur=0;//链表最后一个结点的游标值为0
}
//提取分配空间
int mallocArr(component * array){
//若备用链表非空,则返回分配的结点下标,否则返回 0(当分配最后一个结点时,该结点的游标值为 0)
int i=array[0].cur;
if (array[0].cur) {
array[0].cur=array[i].cur;
}
return i;
}
//初始化静态链表
int initArr(component *array){
reserveArr(array);
int body=mallocArr(array);
//声明一个变量,把它当指针使,指向链表的最后的一个结点,因为链表为空,所以和头结点重合
int tempBody=body;
for (int i=1; i<4; i++) {
int j=mallocArr(array);//从备用链表中拿出空闲的分量
array[tempBody].cur=j;//将申请的空闲分量链接在链表的最后一个结点后面
array[j].data=i;//给新申请的分量的数据域初始化
tempBody=j;//将指向链表最后一个结点的指针后移
}
array[tempBody].cur=0;//新的链表最后一个结点的指针设置为0
return body;
}
void displayArr(component * array,int body){
int tempBody=body;//tempBody准备做遍历使用
while (array[tempBody].cur) {
printf("%d,%d ",array[tempBody].data,array[tempBody].cur);
tempBody=array[tempBody].cur;
}
printf("%d,%d\n",array[tempBody].data,array[tempBody].cur);
}