数据结构系列教程（二）之链式表

数据结构系列教程（二）之链式表

线性表的概念大家应该还记得，链式表是线性表的一个分类，当然也具备线性表的所有特性了，只不过它的结构方式特异而已，也就是和链子似的，和顺序表的不同之处在于链式表引入对象应用，就是其他语言中的指针，每个链子（我自己的说法）包含一个数据元素 (element) 和一个指针域 (next) ，这个链子就称为节点，通俗的说有很多节点连接成的线性表就是链式表，根据其结构方式又可以分为单链表、单循环链表、双向链表，还有一种不常用的仿真链表，所有的链表都有一个共同的特征，都是由节点组成，根据前一章的思想我们很自然的会想到要构造一个节点类 Node.java ：

 

public class Node {

 /**

  * @author 张钰

  */

       Object element;// 数据元素

    Node next;

    Node(Node nextval){

            next=nextval;

    }

   Node(Object obj,Node nextval){

        element=obj;

        next=nextval;

   }

public Object getElement() {

       return element;

}

public void setElement(Object obj) {

       element = obj;

}

public Node getNext() {

       return next;

}

public void setNext(Node nextval) {

       next = nextval;

}

public String toString(){

       return element.toString();

}

   , 节点类的构造就是为了实现链表的操作，链表最常见的是单链表，单链表就是其每个节点都只有一个指向直接后继节点的指针，其中包括带头节点的和不带头节点的，根据单链表的结构我们可以设计如下的类 LinList.java （注意和 java 中的 LinkList 不一样， LinkList 是个线性结构容器，提供线性表、堆栈、队列等操作）：

/**

 * @author 张钰

 *

 */

public class LinList implements List {

 

       Node head;// 头指针

       Node current;// 当前节点位置

       int size;// 数据元素个数

       LinList(){

              head=current=new Node(null);

           size=0;

       }

       public void index(int i) throws Exception{ // 定位元素

              if(i<-1||i>size-1){

                     throw new Exception(" 参数错误 ");

              }

              if(i==-1) return;

              current=head.next;

              int j=0;

              while((current!=null)&&j<i){

                     current=current.next;

                     j++;

              }

       }

       public void insert(int i, Object obj) throws Exception {

              // 插入

           if(i<0||i>size){

                  throw new Exception(" 参数错误 ");

           }

           index(i-1);

           current.setNext(new Node(obj,current.next));

           size++;

       }

 

 

       public Object delete(int i) throws Exception {

              // 删除

              if (size==0){

                     throw new Exception(" 链表已空无元素可删除！ ");

              }

              if(i<0||i>size-1){

                     throw new Exception(" 参数错误 ");

              }

              index(i-1);

              Object obj=current.next.getElement();

              current.setNext(current.next.next);

              size--;

              return obj;

       }

 

      

       public Object getData(int i) throws Exception {

              // 获取元素

              if(i<-1||i>size-1){

                     throw new Exception(" 参数错误 ");

              }

              index(i);

              return current.getElement();

       }

 

      

       public int size() {

              // 获取元素个数

              return size;

       }

 

       /* （非 Javadoc ）

        * @see List#isEmpty()

        */

       public boolean isEmpty() {

              // 判断是否为空

              return size==0;

       }

 

}

，设计说明：

(1) 构造函数完成三件事：创建头节点，使 head 和 current 均表示所创建的头节点，置 s ize 为 0 ；

(2) 定位成员函数 index(int i) 的实现，其设计方式是：用一个循环过程从头开始计数寻找第 i 个节点；

顺序表和单链表的比较：顺序表和单链表的逻辑功能完全一样，但是两者的应用背景以及不同情况下的使用效率略有不同，顺序表的主要优点就是支持随机读取，以及内存空间利用效率高，顺序表的主要特点就是需要给出数组的最大数据元素个数，而这通常很难准确做到，另外，顺序表的插入和删除操作时需要移动较多的数据元素，单链表的缺点就是每个节点中都有个指针，所以其空间利用率略低于顺序表，单链表不支持随机读取。

单链表另一种常见的形势就是循环单链表，其结构特点就是链表中最后一个节点的指针不再是结束标记，而是指向整个链表的第一个节点，从而使单链表形成一个环，，就是在构造函数中增加 head.next=head ，在定位函数 index(i) 中，把循环结束条件 current!=null 换成 current!=head ，这样最后一个节点就循环到第一个了！链表最常见的一个应用就是循环双链表， java 中的 LinkedList 就是通过循环双链表来实现的，其长度可以随着数据元素的增减很容易的变化， LinkedList 提供了线性表、堆栈、队列、双端队列等数据结构所要求的全部成员函数，例如 addFirst() 和 removeFirst() 就是支持堆栈所要求的成员函数，这里就不过多讲解了，回到循环双链表，双向链表中每个节点包括三个域： element 、 next 、 prior ，其中 element 是数据元素， next 是指向后继节点的对象应用， prior 是指向前驱节点的对象应用，

 

prior

element

next

设 p 为第 i 个节点，则 p.next 为第 i+1 个节点， p.next.prior==p, 这就是双向链表的方式，结合前面的内容，双向链表类的设计留给大家，有兴趣的同学可以和我一起讨论！

最后还有仿真链表，链式储存结构中，实现元素之间的关系靠的是指针，但是也可以用数组来构造仿真链表，方法是在数祖中增加一个（或两个） int 类型的变量域，这些变量用来表示后一个或前一个元素在数组中的下标，这就是仿真链表，其应用不是很多，这里就不多介绍，有兴趣的同学可以研究，下一讲：堆栈和队列！

(注：本文作者, EasyJF开源团队　天意，转载请保留作者声明！)