循环--双向---静态 链表

循环链表:
对于单链表而言,最后一个结点的指针域是空指针,如果将该链表头指针置入该指针域,则使得链表头尾结点相连,就构成了单循环链表。如图2.16 所示。

在单循环链表上的操作基本上与非循环链表相同,只是将原来判断指针是否为NULL变为是否是头指针而已,没有其它较大的变化。
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对于单链表只能从头结点开始遍历整个链表,而对于单循环链表则可以从表中任意结点开始遍历整个链表,不仅如此,有时对链表常做的操作是在表尾、表头进行,此时可以改变一下链表的标识方法,不用头指针而用一个指向尾结点的指针R 来标识,可以使得操作效率得以提高。

例如对两个单循环链表H1 、H2 的连接操作,是将H2 的第一个数据结点接到H1 的尾结点,如用头指针标识,则需要找到第一个链表的尾结点,其时间复杂性为O(n),而链表若用尾指针R1 、R2 来标识,则时间性能为O(1)。操作如下:
p= R1 –>next; /保存R1 的头结点指针/
R1->next=R2->next->next; /头尾连接/
free(R2->next); /释放第二个表的头结点/
R2->next=p; /组成循环链表/

这一过程可见图2.17。
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双向链表:

以上讨论的单链表的结点中只有一个指向其后继结点的指针域next,因此若已知某结点的指针为p,其后继结点的指针则为p->next ,而找其前驱则只能从该链表的头指针开始,顺着各结点的next 域进行,也就是说找后继的时间性能是O(1),找前驱的时间性能是O(n),如果也希望找前驱的时间性能达到O(1),则只能付出空间的代价:每个结点再加一个指向前驱的指针域,结点的结构为如图2.18 所示,用这种结点组成的链表称为双向链表。
双向链表结点的定义如下:
typedef struct dlnode
{ datatype data;
struct dlnode *prior,*next;
}DLNode,*DLinkList;

和单链表类似,双向链表通常也是用头指针标识,也可以带头结点和做成循环结构,图2.19 是带头结点的双向循环链表示意图。显然通过某结点的指针p 即可以直接得到它的后继结点的指针p->next,也可以直接得到它的前驱结点的的指针p->prior。这样在有些操作中需要找前驱时,则勿需再用循环。从下面的插入删除运算中可以看到这一点。

设p 指向双向循环链表中的某一结点,即p 中是该结点的指针,则p->prior->next 表示的是*p 结点之前驱结点的后继结点的指针,即与p 相等;类似,p->next->prior 表示的是*p 结点之后继结点的前驱结点的指针,也与p 相等,所以有以下等式:
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双向链表中结点的插入:设p 指向双向链表中某结点,s 指向待插入的值为x 的新结点,将*s 插入到*p 的前面,插入示意图如图2.20 所示。操作如下:
1 s->prior=p->prior;
2 p->prior->next=s;
3 s->next=p;
4 p->prior=s;
指针操作的顺序不是唯一的,但也不是任意的,操作①必须要放到操作④的前面完成,否则*p的前驱结点的指针就丢掉了。读者把每条指针操作的涵义搞清楚,就不难理解了。

双向链表中结点的删除:
设p 指向双向链表中某结点,删除*p。
操作示意图如图2.21 所示。操作如下:
①p->prior->next=p->next;
②p->next->prior=p->prior;
free(p);
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静态链表:
下面先请看图2.22 ,在图2.22中,规模较大的结构数组sd[MAXSIZE] 中有两个链表:

其中链表SL是一个带头结点的单链表,表示了线性表(a1, a2, a3, a4, a5),而另一个单链表AV是将当前sd 中的空结点组成的链表。
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数组sd的定义如下:

define MAXSIZE … /足够大的数/

typedef struct
{datatype data;
int next;
}SNode; /结点类型/
SNode sd[MAXSIZE];
int SL,AV; /两个头指针变量/

这种链表的结点中也有数据域data和指针域next,与前面所讲的链表中的指针不同的是,这里的指针是结点的相对地址(数组的下标),称之为静态指针,这种链表称之为静态链表,空指针用-1表示,因为上面定义的数组中没有下标为-1的单元。

在图2.21中,SL是用户的线性表,AV模拟的是系统存储池中空闲结点组成的链表,当用户需要结点时,例如向线性表中插入一个元素,需自己向AV申请,而不能用系统函数malloc来申请,相关的语句为:
if(AV!=-1)
{ t=AV;
AV=sd[AV].next;
}
所得到的结点地址(下标)存入了t 中;不难看出当AV表非空时,摘下了第一个结点给用户。当用户不再需要某个结点时,需通过该结点的相对地址t 将它还给AV,相关语句为: sd[t].next=AV;AV=t;而不能调用系统的free 函数。交给AV表的结点链在了AV的头部。

下面通过线性表插入这个例子看静态链表操作。

例2.4 在带头结点的静态链表SL的第i个结点之前插入一个值为x的新结点。设静态链表的存储区域sd为全局变量。

int Insert_SList( int SL, datatype x, int i)
{ int p,s;
p=SL; j=0;
while(sd[p].next!=-1 && j<i-1)
{p=sd[p].next;j++;} /*找第i-1个结点*/
if(j==i-1)
{ if(AV!=-1) /*若AV表还有结点可用*/
{t=AV;
AV=sd[AV].next; /*申请、填装新结点*/
sd[t].data=x;
sd[t].next=sd[p].next; /*插入*/
sd[p].next=t;
return 1; /*正常插入成功返回*/
}
else{printf("存储池无结点");return 0;}
/*未申请到结点,插入失败*/
else{printf("插入的位置错误");return -1;}
/*插入位置不正确,插入失败*/
}

算法2.14

读者可将该算法和算法2.12相比较,除了一些描述方法有些区别外,算法思路是相同的。有关基于静态链表上的其它线性表的操作基本与动态链表相同,这里不再赘述。
转载于:
http://c.biancheng.net/cpp/html/951.html

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