静态链表的定义
用数组描述的链表,即称为静态链表。
在C语言中,静态链表的表现形式即为结构体数组,结构体变量包括数据域data和游标CUR。
优点:
这种存储结构,仍需要预先分配一个较大的空间,但在作为线性表的插入和删除操作时不需移动元素,仅需修改指针,故仍具有链式存储结构的主要优点。
静态链表的结构
typedef struct StaticLink{
int data;//数据
int cur;//用数组的索引模拟链表的指针
}StaticLinkList[MAXSIZE];
静态链表的初始化
我们对数组的第一个和最后一个元素做特殊处理,不存数据。让数组的第一个元素cur存放第一个备用元素(未被占用的元素)下标,而数组的最后一个元素cur存放第一个有值的元素下标,相当于头结点作用 。
如图:设MAXSIZE=9。
初始化代码
void InitStaticLinkList(StaticLinkList L)
{
for (int i = 0; i < MAXSIZE - 1; i++)
{
L[i].cur = i + 1;//最后一个元素指向的是尾节点
}
//备用链表的最后一个空元素的cur指向0,这一行不能省。
L[MAXSIZE - 1].cur = 0;
}
分配空间
新插入一个元素之后需要重新修改L[0].cur的值,代码如下
//插入元素时,分配空间的下标
int Malloc(StaticLinkList L)
{
int i = L[0].cur;//获取可以插入的位置
if (i)//如果不是空表
L[0].cur = L[i].cur;//更新L[0]为刚才插入位置的cur,用来记录当前链表新的可插入位置
return i;//返回可插入位置
}
插入元素
假设链表已有元素a,b,c,d,e,如图:
现在,表头的索引是1数据是a,所以L[9- 1].cur = 1。
插入之后第一个空闲位置的索引是6,所以L[0].cur = 6。
现在我们想再第二个数据后面插入数据 “ f ”,也就是在数据 “ b ” 后面插入
1、首先读取L[0].cur的值,获取第一个可以插入的位置,于是我们将L[L[0].cur].data = ’ f ',如下图:
这时候我们发现,下图中圈起来的几个值显然是有问题的:
所以我们接下来更新这四个值。
2、
从左往右第一个数
这个很好改,显然在图中就是:
L[0].cur = L[6].cur = 7
那么一般情况的话就是:
L[0].cur = L[L[0].cur].cur
这些也就是我们在int Malloc(StaticLinkList L)中完成了的。
从左往右第二个数和第四个数
显然在图中的话就是:
L[2].cur = 6
那么换到一般情况的话,这个6好办,6 = L[0].cur嘛。
这个2就不一样了:
有人可能觉得题目是在2之后插入,那不就是L[插入位置].cur = 6么。
这里要注意,我们的插入位置的意思是链表的第二个数据之后,不是索引的第二个之后插入,因此我们要想链式链表那样 p = p->next这样来移动到插入位置。
//找可插入的地方
int j = Malloc(L);//里面修改了L[0].cur,返回值是6
//找链表头
int k = MAXSIZE - 1;
if (j)
{
//定位到插入的位置的前一个位置k
for (int l = 1; l <= i - 1; l++)
{
k = L[k].cur;
}
}
k = L[k].cur;这句话相当于就是p = p->next
for循环结束后的k就是我们上文所说的2,也就是L[k].cur = j =6
而对于L[MAXSIZE - 1].cur这个值,只有头插才会影响他的值,如果是头插的话,这个for循环就不会执行,那么 k = MAXSIZE - 1,所以L[k].cur = j这句话也就是修改了L[MAXSIZE - 1].cur的值为我们新插入的值的索引。
从左往右第三个数
有了上文的基础,第三个数自然就是
L[j].cur = L[k].cur;
所以最后整体的插入代码如下图:
//静态链表中i位置插入一个元素
int StaticLinkListInsert(StaticLinkList L, int i, int key)
{
//判断插入点是否合理
if (i<1 || i>StaticLinkListLength(L)+1)
{
return false;
}
//找可插入的地方
int j = Malloc(L);//!!!修改了上文说的第一个数
//找链表头
int k = MAXSIZE - 1;
if (j)
{
//定位到插入的位置的前一个位置k
for (int l = 1; l <= i - 1; l++)
{
k = L[k].cur;
}
//插入操作
L[j].data = key;
L[j].cur = L[k].cur;//!!!修改上文说的第三个数
L[k].cur = j;//!!!修改上文说的第二第四个数
return true;
}
return false;
}
结果如下图:
释放节点
void Free(StaticLinkList L, int k)
{
L[k].cur = L[0].cur;
L[0].cur = k;
}
删除元素
//删除第i个元素
bool StaticLinkListDelete(StaticLinkList L,int i, int *key)
{
if (i < 1 || i >= StaticLinkListLength(L))
{
return false;
}
//找链表头
int k = MAXSIZE - 1;
//定位到删除的地方的前一个
for (int l = 1; l <= i-1; l++)
{
k = L[k].cur;
}
int j = L[k].cur;
*key = L[j].data;
L[k].cur = L[j].cur;
Free(L, j);
return true;
}
遍历
//遍历
void StaticLinkListTraverse(StaticLinkList L)
{
int k = MAXSIZE - 1;
while (L[k].cur)
{
k = L[k].cur;
printf("%d ", L[k].data);
}
printf("\n");
}
获取静态链表长
//求静态链表中元素个数,不包括头尾节点
int StaticLinkListLength(StaticLinkList L)
{
int i = L[MAXSIZE - 1].cur;
int j = 0;
while (i)
{
j++;
i = L[i].cur;
}
return j;
}
整体测试代码
#include<stdio.h>
#define MAXSIZE 7
#define true 1
#define false 0
//https://blog.csdn.net/hhhhhyyyyy8/article/details/81027728
/*
对于没有指针的编程语言,可以用数组替代指针,来描述链表。让
数组的每个元素由data和cur两部分组成,其中cur相当于链表的next
指针,这种用数组描述的链表叫做静态链表
*/
/*
我们对数组的第一个和最后一个元素做特殊处理,不存数据。让数组
的第一个元素cur存放第一个备用元素(未被占用的元素)下标,而数
组的最后一个元素cur存放第一个有值的元素下标,相当于头结点作用
*/
typedef struct StaticLink{
int data;
int cur;
}StaticLinkList[MAXSIZE];
void InitStaticLinkList(StaticLinkList L)
{
for (int i = 0; i < MAXSIZE - 1; i++)
{
L[i].cur = i + 1;//最后一个元素指向的是尾节点
}
//备用链表的最后一个空元素的cur指向0,这一行不能省。
L[MAXSIZE - 1].cur = 0;
}
//求静态链表中元素个数,不包括头尾节点
int StaticLinkListLength(StaticLinkList L)
{
int i = L[MAXSIZE - 1].cur;
int j = 0;
while (i)
{
j++;
i = L[i].cur;
}
return j;
}
//插入元素时,分配空间的下标
int Malloc(StaticLinkList L)
{
int i = L[0].cur;//获取可以插入的位置
if (i)
L[0].cur = L[i].cur;//更新L[0]为刚才插入位置的cur,用来记录当前链表新的可插入位置
return i;//返回可插入位置
}
//静态链表中i位置插入一个元素
int StaticLinkListInsert(StaticLinkList L, int i, int key)
{
//判断插入点是否合理
if (i<1 || i>StaticLinkListLength(L)+1)
{
return false;
}
//找可插入的地方
int j = Malloc(L);
//找链表头
int k = MAXSIZE - 1;
if (j)
{
//定位到插入的位置的前一个位置k
for (int l = 1; l <= i - 1; l++)
{
k = L[k].cur;
}
//插入操作
L[j].data = key;
L[j].cur = L[k].cur;
L[k].cur = j;
return true;
}
return false;
}
void Free(StaticLinkList L, int k)
{
L[k].cur = L[0].cur;
L[0].cur = k;
}
//删除第i个元素
bool StaticLinkListDelete(StaticLinkList L,int i, int *key)
{
if (i < 1 || i >= StaticLinkListLength(L))
{
return false;
}
//找链表头
int k = MAXSIZE - 1;
//定位到删除的地方的前一个
for (int l = 1; l <= i-1; l++)
{
k = L[k].cur;
}
int j = L[k].cur;
*key = L[j].data;
L[k].cur = L[j].cur;
Free(L, j);
return true;
}
//遍历
void StaticLinkListTraverse(StaticLinkList L)
{
int k = MAXSIZE - 1;
while (L[k].cur)
{
k = L[k].cur;
printf("%d ", L[k].data);
}
printf("\n");
}
int main(void)
{
StaticLinkList L;
printf("初始化链表:\n");
InitStaticLinkList(L);
printf("初始化链表之后,链表的长度为:%d\n", StaticLinkListLength(L));
printf("插入1,2,3,4,5\n");
StaticLinkListInsert(L, 1, 1);
StaticLinkListInsert(L, 1, 2);
StaticLinkListInsert(L, 1, 3);
StaticLinkListInsert(L, 1, 4);
StaticLinkListInsert(L, 1, 5);
printf("遍历链表:\n");
StaticLinkListTraverse(L);
printf("链表长度为:%d\n", StaticLinkListLength(L));
printf("删除第二个元素:\n");
int key;
StaticLinkListDelete(L, 2, &key);
printf("删除的元素值为:%d\n", key);
printf("遍历链表:\n");
StaticLinkListTraverse(L);
}