[数据结构]第二章 线性表

线性表的特点

  • 只有唯一一个首元素

  • 只有唯一一个尾元素

  • 除首元素外,每个元素只有唯一一个前驱

  • 除尾元素外,每个元素只有唯一一个后继

2.1 线性表的类型定义

一个线性表是n个数据元素的有限序列

2.2 线性表的顺序表示和实现

用一组地址连续的存储单元(数组)依次存储线性表的数据元素,即逻辑上相邻的数据元素在物理存储结构上也是相邻的。

存储位置关系

特点

  • 可以随机存取

  • 删除、插入元素较慢

结构定义

  • 动态分配内存的顺序存储结构
typedef struct{
    ElemType *elem;  //存储空间首地址
    int length;  //当前长度
    int listsize;  //分配的存储容量
}SqlList;
  • 静态顺序存储结构
#define LIST_INIT_SIZE 100
typedef struct{
    ElemType elem[LIST_INIT_SIZE];
    int length;  //当前长度
    int listsize;  //分配的存储容量
}SqlList;

插入和删除的注意点

由于是顺序存储结构,在中间插入或删除元素时,需要移动元素,假若顺序线性表非常长时, 则插入和删除就会较为耗时,时间复杂度为​

插入和删除元素平均移动次数

image

2.3 线性表的链式表示和实现

2.3.1 线性链表

单链表

链表使用一组任意的存储单元存储线性表的数据元素,相邻元素通过指针进行相连,也就是逻辑上相邻的数据元素在物理存储上不必相邻。

结点组成

  • 数据域

    存储数据信息

  • 指针域

    存储指向下一个结点的指针

结构定义

typedef struct LNode{
    ElemType data; //存储数据
    struct LNode *next;  //存储下一个元素的位置
}LNode, * LinkList;

头指针

通常我们在单链表的第一个结点之前添加一个头结点,头结点可以不存储数据,也可以存储链表的长度等信息,头结点指向链表的第一个结点。

特点

  • 不能随机存取

    要找一个元素只能从第一个结点开始,一直沿着这条链找下去,时间复杂度为O(n)

  • 插入、删除结点很快

    只需断开链表,插入、删除结点即可(不算上找到对应操作位置的时间),算上找到操作位置的时间,总的时间复杂度为O(n)

链表的建立

  • 头插法

    每次新结点都插在头结点后面

    元素的顺序与插入的顺序相反,先插入的在最后面,后插入的在最前面

  • 尾插法

    每次新结点都插入在最后面,需要维护一个尾指针来记录最后一个结点的位置.

    元素的顺序与插入的顺序相同

静态链表

使用数组存储整个链表,用元素的下标代替指针。

结构定义

#define MAXSIZE 100
typedef struct{
    ElemType data;
    int next;
}component, SLinkList[MAXSIZE];

查找

  • 操作和单链表一致

添加/删除结点

  • 添加结点需要知道数组中有哪些位置是空的,因此需要维护一条所有未被使用的数组分量的链表
    • 添加结点时,从该链表中取下一个结点使用
    • 删除结点时,将删除的结点链接到该链表中

2.3.2 循环链表

将链表中最后一个结点的指针不再指向NULL,而是指向头结点,从而形成循环。

与单链表的差异

  • 单链表在判断是否搜寻到链表尾部时,使用p->next == NULL这个判断条件
  • 循环链表在判断是否搜寻到链表尾部时,使用p->next == head这个判断条件

2.3.3 双向链表

上述的链表都为单向链表,只能沿着链表从前往后查找,即每个节点只储存了指向后继的指针,在双向链表中,每个节点不仅存储了指向后继的指针,还存储了指向前驱节点的指针(head->next == NULL)

结构定义

typedef struct DuLNode{
    ElemType data;
    struct DuLNode *prior;
    struct DulNode *next;
}DuLNode, * DuLinkList;
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