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本文详细阐述了编程中最常用的线性表数据结构及其重要的变种—链表的相关理论与实现技术,包括基本概念、逻辑结构、物理结构、初始化、链式存储的特点及其实际应用场景等多个方面内容。此外,通过详细的步骤展示和实际案例解析,帮助读者加深理解,并通过实战应用提高掌握程度,从而促进学习和运用效率的提升。 适合人群:有一定计算机基础知识并对数据结构感兴趣的初学者。 使用场景及目标:旨在帮助读者更好地理解和运用数据结构中的线性表及链表相关概念和技术,通过典型实例分析达到增强动手能力的目标。 由于涉及大量的技术和知识点,强烈建议反复多次学习,并尝试复现文中提及的实际例子以检验学习效果。
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《编程常见数据结构知识》系列分享专栏
简介
文章
结构之美:定义一个线性表
结构之美:线性表的查找、插入与删除操作
线性表的概念、结构与基本操作
结构之美:使用头插法创建单链表
单链表的基础知识问与答
带头结点的单链表的12个基本操作
带头结点与不带头结点的单链表初始化
结构之美:单链表的头结点与头指针
结构之美:单链表的初始化、创建与遍历
线性表的几个链式储存结构介绍
结构之美:线性表的链式存储结构——链表
《编程之美》3.4:没有头结点的单链表如何删除结点
结构之美:删除单链表指定位置的数据
结构之美:在单链表指定位置插入数据
结构之美:查找单链表指定位置结点的数据
怎样才算是掌握单链表呢?
结构之美:单链表的销毁删除
结构之美:使用尾插法创建单链表
几种常见的循环链表介绍
判断两个链表是否相交的思路
循环链表与约瑟夫环问题
腾讯面试题:快速找到未知长度单链表的中间节点
结构之美:获取单链表倒数第N个结点值
结构之美:判断单链表中是否有环
结构之美:单链表逆序
用快慢指针判断单链表环,找到环入口
单循环链表的初始化、创建、删除、查找与遍历
结构之美:双向循环链表的结构与定义
链表基本知识介绍
用C语言写一个单向链表
几个链表逆序的实现方法
查找单链表中倒数第n个节点
如何判断单链表中是否存在环
时间复杂度为O(1)的删除链表结点方法
JavaScript实现的一个单向链表
JQuery队列queue与原生模仿其实现
常用于面试的链表操作算法
用PHP实现一个双向队列
如何用PHP实现一个链表结构
面试题:如何删除单链表的重复结点
单链表排序之选择排序
用单循环链表来玩一下约瑟夫环游戏
第一话:你的数据结构怎么学的?
第二话:数据结构的历史与来由
第三话:关于数据结构的一些概念
第四话:数据的逻辑结构
第五话:数据的物理结构
第六话:关于数据类型
第七话:抽象数据类型ADT
第八话:补充数据结构基本概念的关系
第01话:线性表的概念与定义
线性表顺序存储的优缺点
第08话:线性表删除某个元素
第07话:线性表的查找操作
第06话:判断线性表是否为空与置空操作
第05话:线性表的遍历、插入操作
第04话:线性表的初始化
第03话:线性表的顺序存储结构
第02话:线性表的抽象数据类型ADT定义
单链表的删除某个元素的操作
单链表的插入与遍历操作
单链表的初始化
单链表的结构体定义与声明
单链表的头指针、头结点与首元结点
线性表链式存储结构的由来与基本概念
求单链表倒数第N个数
单链表反转/逆序的第三种方法
单链表反转/逆序的两种方法
将单链表重置为空表
用尾插法实现单链表整表创建
用头插法实现单链表整表创建
查找某数在单链表中的位置
获取单链表中的指定位置的元素
删除单链表中的重复元素
单链表建环,无环链表变有环
如何判断链表是否有环的存在
用标尺法快速找到单链表的中间结点
PHP数据结构预热:PHP的迭代器
鸟瞰数据结构的知识点全貌
顺序队列的出队操作
顺序队列的入队操作
顺序队列:队列的顺序存储结构
队列的抽象数据类型ADT
开始学习队列这个数据结构
补完链队列的其它常见操作
链队列的出队操作
链队列的入队操作
链队列的初始化操作
链队列:队列的链式存储结构
关于循环队列的一些讲解
队列顺序存储结构的不足
顺序队列置空与判断操作
循环队列与链队列的优劣势
数据结构里的串是什么东西?
串的抽象数据类型ADT
结构之美:定义一个线性表
在计算机中,数据并不是孤立的,而是具有一定内在联系的数据集合,这种联系就是数据结构,说明数据如何被组织在一起的。下面我们从最简单的线性表开始讲起。
线性表是最基本、最简单、也是最常用的一种数据结构。线性表中数据元素之间的关系是一对一的关系,即除了第一个和最后一个数据元素之外,其它数据元素都是首尾相接的
。线性表的逻辑结构简单,便于实现和操作。因此,线性表这种数据结构在实际应用中是广泛采用的一种数据结构。
线性表——List,零个或多个数据元素的有限序列。
首先它是一个序列。也就是说,元素之间是有顺序的,若元素存在多个,则第一个元素无前驱,最后一个元素无后继,其他每个元素都有且只有一个前驱和后继。
当线性表元素的个数n(n>=0)定义为线性表的长度时,如果n=0,则说明该线性表是个空表。
线性表的抽象数据类型(ADT)定义
线性表的抽象数据类型定义如下:
ADT 线性表(List)
Data
线性表的数据对象集合为{a1,a2,....an},每个元素的类型均为DataType.其中,除第一个元素a1外,每一个元素有且只有一个直接前驱元素,除了最后一个元素an外,每一个元素有且只有一个直接后继
元素。数据元素之间的关系是一对一的关系.
Operation
InitList(*L):初始化操作,建立一个空的线性表
ListEmpty(L):若线性表为空,返回true,否则返回false.
ClearList(*L):将线性表清空.
GetElem(L,i,*e):将线性表L中的第i个位置元素值返回给e
LocateElem(L,e):在线性表L中查找给定值e相等的元素,若查找成功,返回该元素在表中的序号表示成功,否则,返回0表示失败.
ListInsert(*L,i,e):在线性表L中的第i个位置插入元素e.
ListDelete(*L,i,*e):删除线性表L中第i个位置元素,并用e返回其值.
ListLength(L):返回线性表L的元素个数.
EndADT
对于不同的应用,线性表的基本操作是不同的,但是上述操作是最基本的,对于实际问题中涉及的关于线性表的更复杂的操作,完全可以用这些基本操作的组合来实现。
举个例子,假设La表示集合A,Lb表示集合B,现在要得到一个集合A使得A=AUB:
void unionL(SqList *La,SqList Lb)
{
int La_len,Lb_len,i;
ElemType e;
La_len=ListLength(*La);
Lb_len=ListLength(Lb);
for (i=1;i<=Lb_len;i++)
{
GetElem(Lb,i,&e);
if (!LocateElem(*La,e))
ListInsert(La,++La_len,e);
}
}
这里,union的操作用到了ListLength,GetElem,LocateElem,ListInsert等基本方法。
线性表的定义
线性表的顺序存储结构,指的是用一段地址连续的存储单元依次存储线性表的数据元素。线性表的顺序存储结构的代码如下:
#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */
typedef int ElemType; /* ElemType类型根据实际情况而定,这里假设为int */
typedef struct
{
ElemType data[MAXSIZE]; /* 数组,存储数据元素,最大值为MAXSIZE */
int length; /* 线性表当前长度 */
}SqList;
这里,我们发现描述顺序存储结构需要三个属性:
存储空间的起始位置——数组data,它的存储位置就是存储空间的存储位置。
线性表的最大存储容量——数组长度MAXSIZE
线性表的当前长度length
注意:线性表的长度应该小于等于数组的长度。
下面的程序定义线性表并初始化一些随机数:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */
typedef int ElemType; /* ElemType类型根据实际情况而定,这里假设为int */
typedef struct
{
ElemType data[MAXSIZE]; /* 数组,存储数据元素,最大值为MAXSIZE */
int length; /* 线性表当前长度 */
}SqList;
//顺序表的初始化
SqList Init()
{ //构造一个空的线性表L,时间复杂度O(1)
SqList L; //定义一个顺序表
L.length = 0; //顺序表的长度为0
return L; //返回空顺序表
}
//顺序表的建立
SqList Create(SqList L)
{
int i;
srand((unsigned)time(NULL));
for(i=0; i < 10; i++)
{
L.data[i] = rand()%100;
L.length++;
}
return L;
}
int main()
{
SqList nmList;
nmList = Init();
nmList = Create(nmList);
int i;
for(i=0; i < nmList.length; i++)
{
printf("%d ", nmList.data[i]);
}
}
延伸阅读
此文章所在专题列表如下:
结构之美:定义一个线性表
结构之美:线性表的查找、插入与删除操作
结构之美:线性表的链式存储结构——链表
结构之美:单链表的初始化、创建与遍历
结构之美:单链表的头结点与头指针
结构之美:使用头插法创建单链表
结构之美:使用尾插法创建单链表
结构之美:单链表的销毁删除
结构之美:查找单链表指定位置结点的数据
结构之美:在单链表指定位置插入数据
结构之美:删除单链表指定位置的数据
结构之美:单链表逆序
结构之美:判断单链表中是否有环
结构之美:获取单链表倒数第N个结点值
单循环链表的初始化、创建、删除、查找与遍历
结构之美:双向循环链表的结构与定义
结构之美:线性表的查找、插入与删除操作
上一篇讲了线性表的定义与初始化,接下来需要了解一下线性表的一些基本操作。
查找
查找线性表是最基本的操作之一,比如根据序号查找元素的值,或者根据值查找该值是否在线性表中,如果在,那么序号是几等等。
我们来看下面一段代码:
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
typedef int Status; /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码,如OK等 */
/* 初始条件:顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L) */
/* 操作结果:用e返回L中第i个数据元素的值,注意i是指位置,第1个位置的数组是从0开始 */
Status GetElem(SqList L,int i,ElemType *e)
{
if(L.length==0 || i<1 || i>L.length)
return ERROR;
*e=L.data[i-1];
return OK;
}
以上代码就是用来获得某一元素的操作。
插入
有了以上的基础,我们就能对顺序存储结构的插入与删除做一个讲解了。首先,我们来了解下插入操作。
如果插入的位置不合理,那么就抛出异常。
如果线性表长度大于等于数组长度,则抛出异常或者动态增加容量。
从最后一个元素开始向前遍历到第i个位置,分别将它们都向后移动一个位置。
将要插入的元素填入位置i处。
表长加1。
C语言实现代码如下:
/* 初始条件:顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L), */
/* 操作结果:在L中第i个位置之前插入新的数据元素e,L的长度加1 */
Status ListInsert(SqList *L,int i,ElemType e)
{
int k;
if (L->length==MAXSIZE) /* 顺序线性表已经满 */
return ERROR;
if (i<1 || i>L->length+1)/* 当i比第一位置小或者比最后一位置后一位置还要大时 */
return ERROR;
if (i<=L->length) /* 若插入数据位置不在表尾 */
{
for(k=L->length-1;k>=i-1;k--) /* 将要插入位置之后的数据元素向后移动一位 */
L->data[k+1]=L->data[k];
}
L->data[i-1]=e; /* 将新元素插入 */
L->length++;
return OK;
}
删除
然后,我们一起看看删除操作。还是从思路开始说:
如果删除位置不合理,抛出异常
取出删除元素
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