順序存儲結構(數組) 一段地址連續的存儲的單元依次存儲線性表的數據元素
數組: 數組的長度是存放線性表的存儲空間的長度,存儲分配后這個量一般不變 線性表的長度是線性表中存儲元素的個數,這個數小于等于數組長度
線性表中元素地址值: 后一個元素的地址值 = 前一個位置 + 前一個元素占據的存儲單元
存取時間復雜度: 由上面的公式可知,數組的存取時間性能為o(1)
插入與刪除: 插入: 1. 插入位置不合理,拋出異常(插入位置 < 1 個位置或大于數組長度+1) 2. 線性表長度 >= 數組長度,拋出異常或動態增加容量 3. 從最后一個位置開始遍歷到第 i 個位置,全部向后移動一個位置,將元素插到第 i 個位 置 4. 線性表長度加一
刪除: 1. 刪除位置不合理,拋出異常(刪除位置 < 1 個位置或大于數組長度+1) 2. 線性表為空,拋出異常 3. 取出要刪除的元素 4. 從刪除位置遍歷到最后一個位置,將他們向前移動一個位置 5. 線性表長度減一
數組的優缺點 優點: ● 無需為元素之間的邏輯關系增加額外的存儲空間 ● 可以快速存取表中任意位置的位置的元素 缺點: ● 插入刪除需要移動大量元素 ● 線性表長度變化較大時難以確定存儲空間 ● 造成存儲空間的碎片
鏈式存儲結構 鏈表除了存儲數據信息外,還存有后繼元素的儲存地址 每一個元素稱為結點,節點分為兩部分,前一部分存儲數據,稱為數據域,后一部分存儲后繼元素 的地址值,稱為指針域 每個節點中只包含一個指針域,叫做單鏈表 鏈表第一個節點的存儲位置較頭指針,最后一個節點指針為空
鏈表的第一個節點前可以設一個頭結點,數據域可以不存東西也可以存鏈表的長度,指針域指向第一個結點 若鏈表有頭結點,頭指針指向頭結點,無論鏈表是否為空,頭指針都不為空。此時頭結點的指針域為空
單鏈表的讀取 ● 獲取第 i 個元素 ● 聲明一個指針指向第一個結點,初始化一個 j 從 1 開始向 p 向后移動, j 累加 1 ● 若到了鏈表尾P為空,說明 i 不存在 ● 反之存在,返回 p
時間復雜度: 最壞的情況為 o(n)
單鏈表的插入和刪除 插入(在位置 i 插入 s) ● 聲明指針p , s。p指向鏈頭,初始化 j 從 1開始 ● 當 j < i 時,讓 p向后移動,不斷指向下一個結點 ● 若到鏈表尾p為空,說明第 i 個結點不存在 ● 若查找成功,在系統中用指針 s 生成一個空節點 s ● 將元素e賦值給s的數據域 ● 單鏈表插入語句 將p的指針域賦值給s的指針域,將 s 的位置賦值給p的指針域 刪除(刪除位置 i 的結點) ● 聲明指針p,q。p指向鏈頭,初始化 j 從 1開始 ● 當 j < i 時,讓 p向后移動,不斷指向下一個結點 ● 若到鏈表尾p為空,說明第 i 個結點不存在 ● 否則將欲刪除的元素的位置 p -> next 賦值給q ● 將q個位置 賦值給p ● 返回q的數據域的值,并釋放q 單鏈表查找的時間復雜度為o(n),插入和刪除的時間復雜度為o(n),但是在這個位置之后的 插入和刪除只是簡單的通過賦值移動指針,時間復雜度為o(1)。對于插入和刪除越頻繁的操作,單 鏈表的效率高
單鏈表的整表創建: 頭插法: ● 聲明一個指針 p ● 聲明一個空鏈表 L,生成一個頭結點,指針指向null ● 循環 ● 生成新結點賦值給p ● 給p的數據域賦值 ● 將頭結點的指針域賦值給p的指針域 ● 將p的位置賦值給頭結點的指針域 尾插法: ● 聲明兩個指針p , r ● 聲明一個空鏈表 L,生成一個頭結點,將r賦值為指向尾部的結點 ● 循環 ● 生成新節點p ● 給新結點的數據域賦值 ● 將p的位置賦值給r的指針域 ● 循環完畢,將r的指針域指向null 單鏈表的整表刪除 ● 聲明兩個指針 p, q ● p指向鏈表的第一個結點 ● 循環,當p不為空時 ● 將p的指針域賦值給q ● 釋放p ● 將q賦值給p ● 循環完畢,鏈表頭指針指向null
單鏈表結構和順序存儲結構(數組)的優缺點
存儲分配方式: 順序結構用一段連續存儲單元依次存儲線性表的數據元素 單鏈表采用鏈式存儲結構,用一組任意的存儲單元存放線性表的元素 時間性能 查找: 順序結構 : o(1) 單鏈表 : o(n) 插入刪除: 順序結構 : o(n) 單鏈表 : 查出某個位置的指針后,插入和刪除時間為o(1) 空間性能: 順序結構需要預先分配空間,分大了浪費,分小了溢出 單鏈表不需要分配存儲空間,只要有就可以分配,元素個數也不受限制
總結: 線性表需要頻繁進行插入和刪除操作時,采用鏈表;需要大量查找時,宜采用順序存儲結 構 一開始不知道元素個數時,宜采用鏈表;事先知道,采用順序存儲結構
循環鏈表 將單鏈表的尾指針指向頭結點,使整個單鏈表形成一個環
與單鏈表的差異: 單鏈表: p -> next = null ? 到了尾部 : 沒到尾部 循環鏈表: p -> next = 頭結點 ? 循環結束 : 循環未結束
循環鏈表查找第一個結點花費o(1),找最后一個花費o(n),對循環鏈表進行改造,不用頭指針,改用指向尾部的尾指針rear,這樣查找尾部結點的時間為o(1),查找頭結點為rear -> next ->next(頭結點的存在),時間復雜度也為o(1)
對于將兩個循環鏈表合成一個循環鏈表的處理方法(a鏈表尾結點為rearA,b鏈表尾結點為rearB) ● 聲明指針p, q ● p = rearA -> next ● q = rearB -> next ● rearA -> next = rearB -> next -> next ● rearB -> next = p ● free(q) 雙向鏈表 單鏈表查找下一個的時間復雜度為o(1),但是查找上一個的復雜度為o(n),為了解決這一問題,引入雙向鏈表 雙向鏈表是在單鏈表的每個結點中,再設置一個前驅結點指針
在雙向鏈表中插入元素: 將 s 插入 p 和 p -> next之間 ● s -> PRior = p ● s - > next= p - > next ● p - > next-> prior = s ● p - > next = s 在雙向鏈表中刪除元素: 刪除p: 將p - > next 賦值給 p -> prior 的后繼 將p - > prior賦值給 p - >next 的前驅 free(p)
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