线性表— 顺序存储和单链表

定义

零个或者多个数据元素的有限序列;

顺序储存结构

指的是用一段地址连续的储存单元依次存储线性表的数据元素;

  • 线性表的长度:是线性表中数据元素的个数,随着表的插入和删除操作的进行,这个量是变化的;
  • 数据的长度:是存放线性表的存储空间长度,存储分配后这个量是一般不变的;
  • 存储器中的每一个存储单元都有自己的编号,这个编号称为地址;

获得元素

enum Status{
  case Error
  case OK
}

func getElem(list:Array<Any>, i:Int, e:Any) -> Status{
  
  if list.count == 0 || i < 1 || i > list.count {
    return .Error
  }
  e = list[i - 1]
  return.OK
}

插入操作


func listInsert(L:SqList, i:Int, e:Any) -> Status{
  
  var j : Int
  
  if L.length == MAXSIZE {
    return .Error
  }
  
  if i < 1 || i > L.length + 1 {
    return .Error
  }
  
  if i <= L.length {
    for j in (i-1 ... L.length-1).reversed() {
      L.data[j + 1] = L.data[j]
    }
  }
  
  L.data[i - 1] = e
  L.length += 1
  return .OK
}

删除


func delet(L:SqList, i:Int) -> Status{
  
  if L.length == 0 {
    return .Error
  }
  
  if i < 1 || i > L.length + 1 {
    return .Error
  }

  if i <= L.length {
    for j in (i ... L.length) {
      L.data[j-1] = L.data[j]
    }
  }
  L.length -= 1;
  return .OK;
  
}

顺序存储结构的优缺点

  • 优点:
    1、 无须为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、 插入和删除元素操作需要移动大量元素;
    2、 当线性表的长度变化比较大时,难以确定存储空间的容量;
    3、 造成存储空间的碎片;

链式存储结构

  • 我们把存储数据元素信息的域为数据与,把存储直接后继位置的域称为指针域;
  • 指针域中存储的信息称作指针或者链;
  • 指针域和数据域组成数据元素的存储映像,称为结点;
  • 链表中每一个结点中只包含一个指针域,称为单链表;
  • 链表中,第一个节点的存储位置称为头指针;
  • 在单链表的第一个结点前附设一个结点,称为头结点;
头指针 头结点
头指针是指链表指向第一个结点的指针,若链表有头结点,则是指向头结点的指针 头结点是为了操作的统一和方便而设立的,放在第一元素的结点之前,其数据域一般无意义(也可存放链表的长度。)
头指针具有标识作用,所以常用头指针冠以链表的名字 有了头结点,对在第一元素结点前插入结点和删除第一结点,其操作就统一了
无论链表是否为空,头指针均不为空。头指针是链表的必要元素 头结点不一定是链表必须要素

单链表的插入和删除 (算法复杂度 O(n))

对于插入或者删除数据越频繁的操作,单链表的效率优势就越明显;

插入
假设有结点 p, p 的下一个结点为 p->next, 需要将结点s插入到结点p之后;
算法思路: 将p的指向下个结点的指针地址更改为结点s的地址, 将结点s指向下个结点的指针地址更改为p->next的地址即可;

删除
假设有连续的三个结点 p,q,r;现要删除q;
算法思路:将p的存储指针更改为r的指针地址;将q释放;

单链表的整表创建

单链表的创建过程就是一个动态生成链表的过程,即从“空表”的初始状态起依次建立各元素结点,并逐个插入链表;

  • 头插法:始终让新结点在第一位置;
  • 尾插法:每次把新结点都插在终端结点的后面;

单链表的整表删除

算法思路
1、 声明结点p,q;
2、 将第一个结点赋值给p;
3、 循环
* 将下一结点赋值给q;
* 释放p;
* 将q赋值给p;

单链表结构和顺序存储结构优缺点

1、 存储分配方式

  • 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;
  • 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;

2、时间性能

  • 查找
    . 顺序存储结构O(1);
    . 单链表O(n);
  • 插入和删除
    . 顺序存储结构需要平均移动表长一半的元素 时间为O(n);
    . 单链表在线出某位置的指针后,插入和删除的时间为O(1);

3、 空间性能

  • 顺序存储结构需要预分配存储空间,分大了,浪费,分小了易发生上溢;
  • 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;

4、 总结

  • 若线性表需要频繁的查找,很少进行插入和删除操作时,宜采用顺序存储结构。若需要频繁的插入个删除的时,宜采用单链表结构。
  • 当线性表中的元素个数变化较大或者根本不知道有多大时,最好用单链表结构,这样不需要考虑存储空间大小的问题。而如果事先知道线性表的大致长度,顺序存储效率较高;
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