数据结构(二)

数据结构-线性结构：数组、链表

数组的原理，底层实现。在c语言中，有int arr[]，java有String arr[]，ArrayList。但他们在底层是如何实现的，比如ArrayList的add，remove函数的底层c代码，下面是完整的程序：

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <stdlib.h>
struct Arr
{
int * pBase;//储存的数组的首地址
int len;//数组能够容纳的最大元素个数
int cnt;//数组元素的有效个数
};

void init_arr(struct Arr * pArr,int length);//初始化
bool append_arr(struct Arr * pArr,int val);//追加
bool insert_arr(struct Arr * pArr,int pos,int val);//插入
bool delete_arr(struct Arr * pArr,int pos,int * pval);//删除
int get();//获取
bool is_empty(struct Arr * pArr);//是否为空
bool is_full(struct Arr * pArr);//是否满了
void sort_arr(struct Arr * pArr);//排序
void show_arr(struct Arr * pArr);//显示
void inversion_arr(struct Arr * pArr);//倒序

int main(void)
{
struct Arr arr;
int pval;
printf("原先数组\n");
init_arr(&arr,6);
//show_arr(&arr);
append_arr(&arr,1);
append_arr(&arr,2);
append_arr(&arr,3);
append_arr(&arr,4);
append_arr(&arr,5);
show_arr(&arr);
printf("删除后数组\n");
if(delete_arr(&arr,3,&pval))
{
printf("删除了 %d\n",pval);
}
show_arr(&arr);
printf("倒序后数组\n");
inversion_arr(&arr);
show_arr(&arr);
printf("排序后数组\n");
sort_arr(&arr);
show_arr(&arr);
return 0;
}

void init_arr(struct Arr * pArr,int length)
{
pArr->pBase=(int *)malloc(sizeof(int) * length);
if(NULL == pArr->pBase)
{
printf("动态内存分配失败!\n");
exit(-1);
}
else
{
pArr->len = length;
pArr->cnt = 0;
}
}

bool is_empty(struct Arr * pArr)
{
if(0 == pArr->cnt)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}

bool is_full(struct Arr * pArr)
{
if(pArr->len == pArr->cnt)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}

void show_arr(struct Arr* pArr)
{
if(is_empty(pArr))
{
printf("数组为空!\n");
}
else
{
for(int i=0;i<pArr->cnt;i++)
{
printf("%d    ",pArr->pBase[i]);
}
printf("\n");
}
}

bool append_arr(struct Arr * pArr,int val)
{
if(is_full(pArr))
{
return false;
}
pArr->pBase[pArr->cnt] = val;
(pArr->cnt)++;
return true;
}

bool insert_arr(struct Arr * pArr,int pos,int val)
{
int i;
if(is_full(pArr))
{
return false;
}
if(pos<1 || pos>pArr->len)
{
return false;
}
for(i=pArr->cnt-1;i>pos-1;i++)
{
pArr->pBase[i+1]=pArr->pBase[i];
}
pArr->pBase[pos-1]=val;
return true;
}

bool delete_arr(struct Arr * pArr,int pos,int * pval)
{
int i;
if(is_empty(pArr))
{
return false;
}
if(pos<1 || pos>pArr->cnt)
{
return false;
}
*pval =pArr->pBase[pos-1];
for(i=pos;i<pArr->cnt;i++)
{
pArr->pBase[i-1]=pArr->pBase[i];
}
pArr->cnt--;
return true;
}

void inversion_arr(struct Arr * pArr)
{
int i=0;
int j=pArr->cnt-1;
int t;
while(i<j)
{
t=pArr->pBase[i];
pArr->pBase[i]=pArr->pBase[j];
pArr->pBase[j]=t;
i++;
j--;
}
return;
}

void sort_arr(struct Arr * pArr)
{
int i,j,t;
for(i=0;i<pArr->cnt;i++)
{
for(j=i+1;j<pArr->cnt;j++)
{
if(pArr->pBase[i]>pArr->pBase[j])
{
t=pArr->pBase[i];
pArr->pBase[i]=pArr->pBase[j];
pArr->pBase[j]=t;
}
}
}
return;
}

函数的功能：

初始化函数：void init_arr(struct Arr * pArr,int length);初始化的作用是向系统请求内存分配给结构体指针，如果没有初始化，结构体指针保存的是垃圾数字。

排序函数：void sort_arr(struct Arr * pArr)；是用冒泡法，每一次比较将大的往后移。

ArrayList的方法在底层差不多就是这样了。

在定义结构体时，为了方便，可以使用typedef，PSTU代表struct Student *,STU 代表struct Student

例如：



链表：链表是数据结构的基础，树和图的实现基本靠链表实现

定义：

n个结点离散分配

彼此通过指针相连

每个结点只有一个前驱结点，每个结点只有一个后续结点

首结点没有前驱结点，尾结点没有后续结点

专业术语：

首结点

第一个有效结点

尾结点

最后一个有效结点

头结点

第一个有效结点前面的结点

头结点并不存放有效数据

加头结点的目的是方便对链表的操作

头指针

指向首结点的指针变量

尾指针

指向尾结点的指针变量

确定一个链表只需要一个参数：头指针



链表的分类：

单链表

双链表：每一个结点都有一个指针域

循环链表：能通过任何一个结点找到所有的结点

非循环链表

结点插入原理：将q结点插在p结点和r结点中间

1.r=p->pNext;p->pNext=q->pNext;q->pNext=r;

2.q->pNext=p->pNext;p->pNext=q;