线性表,从名字上你就能感觉到,是具有像线一样的性质的表。在广场上,有很多人分散在各处,当中有些是小朋友,可也有很多大人,甚至还有不少宠物,这些小朋友的数据对于整个广场人群来说,不能算是线性表的结构。但像刚才提到的那样,一个班级的小朋友,一个跟着一个排着队,有一个打头,有一个收尾,当中的小朋友每一个都知道他前面一个是谁,他后面一个是谁,这样如同有一根线把他们串联起来了。就可以称之为线性表。
线性表(List):零个或多个数据元素的有限序列。
这里需要强调几个关键的地方。
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。
如果一个小朋友去拉两个小朋友后面的衣服,那就不可以排成一队了;同样,如果一个小朋友后面的衣服,被两个甚至多个小朋友拉扯,这其实是在打架,而不是有序排队。
然后,线性表强调是有限的,小朋友班级人数是有限的,元素个数当然也是有限的。事实上,在计算机中处理的对象都是有限的,那种无限的数列,只存在于数学的概念中。
如果用数学语言来进行定义。可如下:
若将线性表记为(a1,…,ai-1,ai,ai+1,…,an),则表中ai-1领先于ai,ai+1领先于ai,称ai-1是ai的直接前驱元素,ai+1是ai的直接后继元素。当i=1,2,…,n-1时,ai有且仅有一个直接后继,当i=2,3,…,n时,ai有且仅有一个直接前驱。如下图所示:
所以线性表元素的个数n(n≥0)定义为线性表的长度,当n=0时,称为空表。
在非空表中的每个数据元素都有一个确定的位置,如a1是第一个数据元素,an是最后一个数据元素,ai是第i个数据元素,称i为数据元素ai在线性表中的位序。
我现在说一些数据集,大家来判断一下是否是线性表。
生活中的线性表
星座列表
先来一个大家最感兴趣的,一年里的星座列表,是不是线性表呢?如下图图所示。
当然是,星座通常都是用白羊座打头,双鱼座收尾,当中的星座都有前驱和后继,而且一共也只有十二个,所以它完全符合线性表的定义。
公司组织架构
公司的组织架构,总经理管理几个总监,每个总监管理几个经理,每个经理都有各自的下属和员工。这样的组织架构是不是线性关系呢?
不是,为什么不是呢?哦,因为每一个元素,都有不只一个后继,所以它不是线性表。那种让一个总经理只管一个总监,一个总监只管一个经理,一个经理只管一个员工的公司,俗称皮包公司,岗位设置等于就是在忽悠外人。
同学之间的友谊
班级同学之间的友谊关系,是不是线性关系?哈哈,不是,因为每个人都可以和多个同学建立友谊,不满足线性的定义。嗯?有人说爱情关系就是了。胡扯,难道每个人都要有一个爱的人和一个爱自己的人,而且他们还都不可以重复爱同一个人这样的情况出现,最终形成一个班级情感人物串联?这怎么可能,也许网络小说里可能出现,但现实中是不可能的。
班级点名册
班级同学的点名册,是不是线性表?是,这和刚才的友谊关系是完全不同了,因为它是有限序列,也满足类型相同的特点。这个点名册(如表3-2-1所示)中,每一个元素除学生的学号外,还可以有同学的姓名、性别、出生年月什么的,这其实就是我们之前讲的数据项。在较复杂的线性表中,一个数据元素可以由若干个数据项组成。
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排队买票
一群同学排队买演唱会门票,每人限购一张,此时排队的人群是不是线性表?是,对的。此时来了三个同学要插当中一个同学A的队,说同学A之前拿着的三个书包就是用来占位的,书包也算是在排队。如果你是后面早已来排队的同学,你们愿不愿意?肯定不愿意,书包怎么能算排队的人呢,如果这也算,我浑身上下的衣服裤子都在排队了。于是不让这三个人进来。
这里用线性表的定义来说,是什么理由?嗯,因为要相同类型的数据,书包根本不算是人,当然排队无效,三个人想不劳而获,自然遭到大家的谴责。
总结
综上可知道,线性表必须满足一下几个特征。
- 元素之间是有顺序的。
- 若存在多个元素,则第一个元素无前驱,最后一个元素无后继。其他的各项元素都有一个前驱和后继。
- 线性表的元素个数是有限个的。
线性表的抽象数据类型
线性表的创建
老师为了让小朋友有秩序地出入,所以就考虑给他们排一个队,并且是长期使用的顺序,这个考虑和安排的过程其实就是一个线性表的创建和初始化过程。
线性表的清空
一开始没经验,把小朋友排好队后,发现有的高有的矮,队伍很难看,于是就让小朋友解散重新排——这是一个线性表重置为空表的操作。
线性表的查找
排好了队,我们随时可以叫出队伍某一位置的小朋友名字及他的具体情况。比如有家长问,队伍里第五个孩子,怎么这么调皮,他叫什么名字呀,老师可以很快告诉这位家长,这就是封清扬的儿子,叫封云卞。我在旁就非常扭捏,看来是我给儿子的名字没取好,儿子让班级“风云突变”了。这种可以根据位序得到数据元素也是一种很重要的线性表操作。
还有什么呢,有时我们想知道,某个小朋友,比如麦兜是否是班里的小朋友,老师会告诉我说,不是,麦兜在春田花花幼儿园里,不在我们幼儿园。这种查找某个元素是否存在的操作很常用。
线性表的长度
而后有家长问老师,班里现在到底有多少个小朋友呀,这种获得线性表长度的问题也很普遍。
线性表的插入删除
显然,对于一个幼儿园来说,加入一个新的小朋友到队列中,或因某个小朋友生病,需要移除某个位置,都是很正常的情况。对于一个线性表来说,插入数据和删除数据都是必须的操作。
线性表的定义
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L。
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中查找与给定值e相等的元素,
如果查找成功,返回该元素在表中序号表示成功;