线性表

Posted by 麦子 on Thursday, 2020年06月11日

[TOC]

说明:以下文字来源《大话数据结构》 作者:程杰。

定义

线性表:零个或者多个具有相同类型的数据元素的有限序列。

首先他是一个序列,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,最后一个元素无后续,其他每个元素都有且只有一个前驱和后续。

然后,线性表强调的是有限的,小朋友班级人数是有限的,元素个数当然也是有限的。

线性表的结构

顺序存储

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。

其实,内存中的地址,就和图书馆或者电影院里的座位一样,都是有编号的。存储器中的每个存储单元都有自己的编号,这个编号就是地址。

插入

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删除

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总结

上面的说明,线性表的顺序存储结构,在存和读数据时,不管是哪个位置,时间复杂度都是0(1),而插入或者删除的时候,时间复杂度都是0(n),这就说明,他比较适合元素个数不太变化,而更多的是存取数据的应用。

优点和缺点

优点

  1. 无需为表示表中元素之间的逻辑关系而增加额外的存储空间。
  2. 可以快速的存取表中任一位置的元素。

缺点

  1. 插入和删除操作都需要移动大量元素。
  2. 当线性表长度变化较大时,难以确定存储空间的容量。
  3. 造成存储空间的"碎片"

链式存储

以前在顺序结构中,每个数据元素只需要存数据元素信息就可以了。现在在链式结构中,除了要存数据元素信息外,还要存储他的后续元素的存储地址。

结点

为了表示每个数据元素ai与其直接后续数据元素ai+1之间的逻辑关系,对数据元素ai来说,除了存储其本身的信息之外,还需存储一个指示其直接后续的信息(即直接后续的存储位置)。我们把存储数据元素信息的域称为数据域,把存储直接后续位置的域称为指针域。这两部分信息组成数据元素ai的存储映像,称为结点(Node)。

头指针

对于线性表来说,总得有个头有个尾,链表也不例外。我们把链表中的第一个结点的存储位置叫做头指针。

头结点

有时,我们为了更加方便地对链表进行操作,会在单链表的第一个结点前附设一个结点,称为头结点。头结点的数据域可以不存储任何信息。

单链表

n个结点(ai的存储映像)链结成一个链表,即为线性表(a1,a2,a3)的链式存储结构,因为此链表的每个结点中只包含一个指针域,所以叫做单链表。

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单链表的整表创建

回顾一下,顺序存储结构的创建,其实就是一个数组的初始化,即声明一个类型和大小的数组并赋值的过程。而单链表和顺序存储结构就不一样了,他不想顺序存储结构这么集中,他可以很散,是一种动态结构。 对于每个链表来说,他所占用空间的大小和位置是不需要预先分配规定的,可以根系系统的情况和实际的需求及时生成。

单链表结构和顺序存储结构优缺点

对于插入或者删除数据越多的操作,单链表的效率优势就越明显。

存储分配方式

  1. 顺序存储结构用一段连续的存储单元依次存储线性表的数据元素。
  2. 单链表采用链式存储结构,用一组任意的存储单元存放线性表的元素。

时间性能

1. 查找

a. 顺序存储结构O(1)

b. 单链表O(n)

2. 插入和删除

a. 顺序存储结构需要平均移动表长一半的元素,时间为O(n)

b. 单链表在线出某位置的指针后,插入和删除的时间仅为O(1)

3.空间性能

a. 顺序存储结构需要预分配存储空间,分大了,浪费,分小了容易发生溢出。

b. 单链表不需要分配存储空间,只要有就可以分配,元素个数也不受限制。

循环链表

将单链表中终端结点的指针端由空指针改为指向头结点,就使整个单链表形成了一个环,这种头尾相接的单链表称为单循环链表,简称循环链表。

双向链表

双向链表是在单链表的每个结点中,在设置一个指向其前驱结点的指针域。所以在双向链表中的结点都有两个指针域,一个指向直接后续,一个指向直接前驱。

双向链表既然比单链表多了如何可以反向遍历和查找等数据结构,那么也就需要付出一些小的代价:在插入和删除时, 需要更改两个指针变量。

静态链表

我们让数组的元素都是由两个数据组成, data和cur。也就是说,数组的每个下标都对应一个data和一个cur。数据域data,用来存储数据元素,也就是我们要处理的数据;而cur相当于单链表中的next指针,存放改元素的后续在数组中的下标,我们把cur叫做游标。

我们把这种用数组描述的链表叫做静态链表。

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