动态链表和静态链表

  • 链表实现(动态链表和静态链表

方式一:链表通常可以使用结构体+指针来实现[动态链表]

struct Node{
  int val;
  Node* next;
}// 结构体+指针的实现方式
new Node(); // 慢!

这是第一种实现方式,但是这种方式有一些弊端,比如链表添加节点需要new一个新的Node,new是非常慢的过程,还消耗内存资源。算法题中链表的大小一般是100万级别,单单new出100万个节点就已经会超时了。

方式二:数组模拟链表[静态链表] 每一个节点提前准备好,没有指针的语言中可以使用

好处:快!而且普通链表的功能比如排序也都有,就是实现起来麻烦一点~。

特点:链表的实现也是可以不借助指针的。

  1. 数组模拟单链表

    邻接表是一堆单链表

    应用:使用邻接表的方式存储树和图 ;或者说,使用本质是数组的链表来模拟树和图,大型数据结构也是由基本数据结构构成的。单链表—>邻接表—>树和图

    数组模拟单链表本质上是使用两个数组,通过下标关联即可

    int val[N];
    int next[N];
    
    image-20220211165447012
    // 静态链表操作轮子
    #include <iostream>
    const int N = 10e5+10;
    int ne[N],val[N],head,idx;
    int m;
    using namespace std;
    
    void init(){
      head = -1;
      idx = 0;
    }
    
    void add_head(int x){
      val[idx] = x;
      ne[idx] = head;
      head = idx;
      idx++; // idx为新诞生节点的序号
    }
    // 删除下标(idx)是k的后面的节点
    void del(int k){
      ne[k] = ne[ne[k]];
    }
    // 将x插入到下标为k的点的后面
    void add(int x,int k){
      val[idx] = x;
      ne[idx] = ne[k];
      ne[k] = idx;
      idx++;
    }
    int main(){
      
      cin >> m;
      while(m--){
        char c;
        cin >> c;
        if(c == 'H'){
          int x;
          cin >> x;
          add_head(x);
        }else if(c == 'D'){
          int k;
          cin >> k;
          del(k-1);
        }else if(c == 'I'){
          int x,k;
          cin >> x >> k;
          add(x,k-1);
        }
      }
      for(int i = head;i != -1;i = ne[i]){
        cout << val[i] << " ";
      }
      return 0;
    }
    
  1. 数组模拟双向链表

    应用:优化某些问题。

    和单链表类似,每一个节点都有两个指针

    #include <iostream>
    using namespace std;
    const int N = 10e5+10;
    int l[N],r[N],val[N];
    // 当然也可以使用结构体来模拟,但是发现使用数组模拟的话代码比较简单
    struct Node{
      int l,r,val;
    }node[N];
    
    // 初始化
    void init(){
      r[0] = 1,l[1] = 0; // 0号点的右边是1号点,1号点的左边是0号点 默认0号点是头结点,1号点是尾结点
      idx = 2;
    }
    
    // 插入操作 分为向左插入和向右插入
    // 向右插入编号是idx的节点
    void add_r(int k,int x){ // 向编号是k的节点右端添加值为x的节点
      // 新的节点编号是上一次++之后未曾使用的数字
      r[idx] = r[k];
      l[idx] = k;
      l[r[idx]] = idx;
      r[k] = idx;
      
      idx++; // 插完之后记得idx自增一个
    }
    
    // 在k的左边插入一个新的数,其实不用重新写,就是在k-1的右边重新插入一个数x 妙!!!
    void add_l(int k,int x){
      add_r(k-1,x);
    }
    
    // 删除第k个点
    void remove(){
      r[l[k]] = r[k];
      l[r[k]] = l[k];
    }
    
    
    int main(){
      
      
      return 0;
    }
    

单链表往往需要head来指向第一个节点;但是双链表不需要head,而是直接使用两个数(0,1)来表示初始左右节点,但是这两个节点里面没有值,注意idx需要从2开始。
Acwing: 双链表
实现一个双链表,双链表初始为空,支持 5 种操作:
在最左侧插入一个数;
在最右侧插入一个数;
将第 k 个插入的数删除;
在第 k 个插入的数左侧插入一个数;
在第 k 个插入的数右侧插入一个数
现在要对该链表进行 M 次操作,进行完所有操作后,从左到右输出整个链表。
注意:题目中第 k 个插入的数并不是指当前链表的第 k 个数。例如操作过程中一共插入了 n 个数,则按照插入的时间顺序,这 n 个数依次为:第 1 个插入的数,第 2 个插入的数,…第 n 个插入的数。


#include <iostream>
#include <algorithm>

using namespace std;
const int N = 10e5+10;
int m;

// 依然是默认的静态链表
int l[N],r[N],e[N],idx;
int k,x;
void init(){
    r[0] = 1;
    l[1] = 0;
    idx = 2;
}

void add(int k,int x){ // 实际上只是需要写这一个增加函数,其他的函数可以衍生。这个是默认在k节点的右端添加一个数
    e[idx] = x;
    r[idx] = r[k];
    l[idx] = k;
    l[r[k]] = idx;
    r[k] = idx;
    idx++;
    
}

void remove(int k){
    r[l[k]] = r[k];
    l[r[k]] = l[k];
    
}

int main(){
    
    cin >> m;
    string op;
    init();
    while(m--){
        cin >> op;
        if(op == "L"){
            cin >> x;
            add(0,x);      // 这样做的双链表的前后两端一定是0和1 
        }else if(op == "R"){
            cin >> x;
            add(l[1],x);
        }else if(op == "D"){
            cin >> k;
            remove(k+1); // 第k个插入的数应该要从k+1删除 k=1时,则idx=2
        }else if(op == "IL"){
            cin >> k >> x;
            add(l[k+1],x);
        }else if(op == "IR"){
            cin >> k >> x;
            add(k+1 , x);
        }
    }
    
    for(int i = r[0];i!=1;i = r[i])  { cout << e[i] << " "; }
    
    return 0;
}

实现一个双链表,双链表初始为空,支持 5 种操作:
在最左侧插入一个数;
在最右侧插入一个数;
将第 k 个插入的数删除;
在第 k 个插入的数左侧插入一个数;
在第 k 个插入的数右侧插入一个数
现在要对该链表进行 M 次操作,进行完所有操作后,从左到右输出整个链表。
注意:题目中第 k 个插入的数并不是指当前链表的第 k 个数。例如操作过程中一共插入了 n 个数,则按照插入的时间顺序,这 n 个数依次为:第 1 个插入的数,第 2 个插入的数,…第 n 个插入的数。

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