Datenstruktur C Code 2.4: Statisch verkettete Liste

Zusammenfassung : Die statische Linkliste ist hilfreich, um den Speicherplatzzuweisungsmechanismus des Betriebssystems zu verstehen. Leider haben die meisten Leute diesen Code nicht geschrieben. Es wird dringend empfohlen, hart zu spielen. Schließlich ist dies eine wichtige Trennlinie zwischen dem Gelehrten und der Dreckskerl.

1. Kodex (Version 2022)

Erst codieren, dann Quatsch.

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

#define DEFAULT_SIZE 5

typedef struct StaticLinkedNode{
	char data;

	int next;
} *NodePtr;

typedef struct StaticLinkedList{
	NodePtr nodes;
	int* used;
} *ListPtr;

/**
 * Initialize the list with a header.
 * @return The pointer to the header.
 */
ListPtr initLinkedList(){
	// The pointer to the whole list space.
	ListPtr tempPtr = (ListPtr)malloc(sizeof(StaticLinkedList));

	// Allocate total space.
	tempPtr->nodes = (NodePtr)malloc(sizeof(struct StaticLinkedNode) * DEFAULT_SIZE);
	tempPtr->used = (int*)malloc(sizeof(int) * DEFAULT_SIZE);

	// The first node is the header.
	tempPtr->nodes[0].data = '\0';
	tempPtr->nodes[0].next = -1;

	// Only the first node is used.
	tempPtr->used[0] = 1;
	for (int i = 1; i < DEFAULT_SIZE; i ++){
		tempPtr->used[i] = 0;
	}// Of for i

	return tempPtr;
}// Of initLinkedList

/**
 * Print the list.
 * @param paraListPtr The pointer to the list.
 */
void printList(ListPtr paraListPtr){
	int p = 0;
	while (p != -1) {
		printf("%c", paraListPtr->nodes[p].data);
		p = paraListPtr->nodes[p].next;
	}// Of while
	printf("\r\n");
}// Of printList

/**
 * Insert an element to the given position.
 * @param paraListPtr The position of the list.
 * @param paraChar The given char.
 * @param paraPosition The given position.
 */
void insertElement(ListPtr paraListPtr, char paraChar, int paraPosition){
	int p, q, i;

	// Step 1. Search to the position.
	p = 0;
	for (i = 0; i < paraPosition; i ++) {
		p = paraListPtr->nodes[p].next;
		if (p == -1) {
			printf("The position %d is beyond the scope of the list.\r\n", paraPosition);
			return;
		}// Of if
	} // Of for i

	// Step 2. Construct a new node.
	for (i = 1; i < DEFAULT_SIZE; i ++){
		if (paraListPtr->used[i] == 0){
			// This is identical to malloc.
			printf("Space at %d allocated.\r\n", i);
			paraListPtr->used[i] = 1;
			q = i;
			break;
		}// Of if
	}// Of for i
	if (i == DEFAULT_SIZE){
		printf("No space.\r\n");
		return;
	}// Of if

	paraListPtr->nodes[q].data = paraChar;

	// Step 3. Now link.
	printf("linking\r\n");
	paraListPtr->nodes[q].next = paraListPtr->nodes[p].next;
	paraListPtr->nodes[p].next = q;
}// Of insertElement

/**
 * Delete an element from the list.
 * @param paraHeader The header of the list.
 * @param paraChar The given char.
 */
void deleteElement(ListPtr paraListPtr, char paraChar){
	int p, q;
	p = 0;
	while ((paraListPtr->nodes[p].next != -1) && (paraListPtr->nodes[paraListPtr->nodes[p].next].data != paraChar)){
		p = paraListPtr->nodes[p].next;
	}// Of while

	if (paraListPtr->nodes[p].next == -1) {
		printf("Cannot delete %c\r\n", paraChar);
		return;
	}// Of if

	q = paraListPtr->nodes[p].next;
	paraListPtr->nodes[p].next = paraListPtr->nodes[paraListPtr->nodes[p].next].next;
	
	// This statement is identical to free(q)
	paraListPtr->used[q] = 0;
}// Of deleteElement

/**
 * Unit test.
 */
void appendInsertDeleteTest(){
	// Step 1. Initialize an empty list.
	ListPtr tempList = initLinkedList();
	printList(tempList);

	// Step 2. Add some characters.
	insertElement(tempList, 'H', 0);
	insertElement(tempList, 'e', 1);
	insertElement(tempList, 'l', 2);
	insertElement(tempList, 'l', 3);
	insertElement(tempList, 'o', 4);
	printList(tempList);

	// Step 3. Delete some characters (the first occurrence).
	printf("Deleting 'e'.\r\n");
	deleteElement(tempList, 'e');
	printf("Deleting 'a'.\r\n");
	deleteElement(tempList, 'a');
	printf("Deleting 'o'.\r\n");
	deleteElement(tempList, 'o');
	printList(tempList);

	insertElement(tempList, 'x', 1);
	printList(tempList);
}// Of appendInsertDeleteTest

/**
 * The entrance.
 */
void main(){
	appendInsertDeleteTest();
}// Of main

2. Laufergebnisse

Space at 1 allocated.
linking
Space at 2 allocated.
linking
Space at 3 allocated.
linking
Space at 4 allocated.
linking
No space.
 Hell
Deleting 'e'.
Deleting 'a'.
Cannot delete a
Deleting 'o'.
Cannot delete o
 Hll
Space at 2 allocated.
linking
 Hxll
Press any key to continue

3. Codebeschreibung

1. Nodes Storage Node, verwendeter Speicherplatzverbrauch, 0 bedeutet Leerlauf, 1 bedeutet belegt.
2. next ist eine ganze Zahl, die eine relative Adresse darstellt.Im Betriebssystem sollte es eine absolute Adresse sein.
3. Hier wird -1 verwendet, um NULL darzustellen.
4. nodes[0] speichert den Hauptknoten für immer.
5. Der Fall, in dem mehrere verknüpfte Listen denselben Speicherplatz teilen, wird nicht betrachtet, aber das ist es, was das echte Betriebssystem bewältigen muss.
6. Der Code paraListPtr->nodes[paraListPtr->nodes[p].next].data ist ein wenig kompliziert, aber wenn man ihn versteht, einfach zu bewerkstelligen, die Anpassung dieses Codes dauert nur 10 Minuten.

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