Lua學習筆記(八)：資料結構

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　　table是Lua中唯一的資料結構，其他語言所提供的資料結構，如：arrays、records、lists、queues、sets等，Lua都是通過table來實現，並且在Lua中table很好的實現了這些資料結構。

　　1、數組

　　在Lua中通過整數下標訪問table中元素，既是數組，並且數組大小不固定，可動態增長。通常我們初始化數組時，就間接地定義了數組的大小，例如：

 1 a = {}        -- new array 2 for i=1, 1000 do 3     a[i] = 0 4 end 5  6 --數組a的大小為1000，訪問1-1000範圍外的值，將返回nil。 7 --數組下標可以根據需要，從任意值開始 8 -- creates an array with indices from -5 to 5 9 a = {}10 for i=-5, 5 do11     a[i] = 012 end

　　然而習慣上，Lua的下標從1開始。Lua的標準庫遵循此慣例，因此你的數組下標必須也是從1開始，才可以使用標準庫的函數。

　　我們可以用構造器在建立數組的同時初始化數組，這樣數組的大小可以任意的大。

1 squares = {1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81}

　　2、矩陣和多維陣列

　　Lua中有兩種表示矩陣的方法，一是"數組的數組"，也就是table的每個元素是另一個table。

--可以使用下面代碼建立一個n行m列的矩陣mt = {}            -- create the matrixfor i=1,N do    mt[i] = {}        -- create a new row    for j=1,M do        mt[i][j] = 0    endend--由於Lua中table是對象，所以每一行我們必須顯示地建立一個table，比起c這顯得冗餘，--但另一方面也提供了更多的靈活性，比如可修改前面的例子建立一個三角矩陣for j=1,M do     --修改為      for j=1,i do--這樣實現的三角矩陣比起整個矩陣，僅適用一半的記憶體空間

　　表示矩陣的另一方法，是將行和列組合起來。如果索引下標都是整數，通過第一個索引乘於一個常量(列)再加上第二個索引。

1 --看下面的例子實現建立n行m列的矩陣2 mt = {}            -- create the matrix3 for i=1,N do4     for j=1,M do5         mt[i*M + j] = 06     end7 end

　　如果索引是字串，可用一個單字元將兩個字串索引串連起來構成一個單一的索引下標。

　　3、鏈表

　　Lua中用tables很容易實現鏈表，每一個節點是一個table，指標是這個表的一個域(field)，並且指向另一個節點(table)。

 1 --要實現一個只有兩個域：值和指標的基本鏈表 2  3 --根節點 4 list = nil 5  6 --在鏈表開頭插入一個值為v的節點 7 list = {next = list, value = v} 8  9 --要遍曆這個鏈表只需要10 local l = list11 while l do12     print(l.value)13     l = l.next14 end

　　其他類型的鏈表，像雙向鏈表和迴圈鏈表類似的也是很容易實現的。在Lua中，很少情況下才需要這些資料結構，因為通常情況下有更簡單的方式來替換鏈表。比如：我們可以用一個非常大的數組來表示棧，其中一個域n指向棧頂。

　　4、隊列和雙向隊列

　　雖然可以使用Lua的table庫提供的insert和remove操作來實現隊列，但這種方式實現的隊列針對大資料量時效率太低，有效方式是使用兩個索引下標，一個表示第一個元素，另一個表示最後一個元素。

 1 function ListNew () 2     return {first = 0, last = -1} 3 end 4  5 --為了避免汙染全域命名空間，我們重寫上面的代碼，將其放在一個名為list的table中 6 List = {} 7 function List.new () 8     return {first = 0, last = -1} 9 end10 11 --下面，我們可以在常量時間內，完成在隊列的兩端進行插入和刪除操作了12 function List.pushleft (list, value)13     local first = list.first - 114     list.first = first15     list[first] = value16 end17 18 function List.pushright (list, value)19     local last = list.last + 120     list.last = last21     list[last] = value22 end23 24 function List.popleft (list)25     local first = list.first26     if first > list.last then error("list is empty") end27     local value = list[first]28     list[first] = nil        -- to allow garbage collection29     list.first = first + 130     return value31 end32 33 function List.popright (list)34     local last = list.last35     if list.first > last then error("list is empty") end36     local value = list[last]37     list[last] = nil        -- to allow garbage collection38     list.last = last - 139     return value40 end

　　對嚴格意義上的隊列來講，我們只能調用pushright和popleft，這樣以來，first和last的索引值都隨之增加，幸運的是我們使用的Lua的table實現的，你可以訪問數組的元素，通過使用下標從1到20，也可以16,777,216帶16,777,236。另外Lua使用雙精確度表示數字，假定你每秒鐘執行100萬次插入操作，在數值溢出以前你的程式可以運行200年。

　　5、集合和包

　　假定你想列出在一段原始碼中出現的所有標示符，某種程度上，你需要過濾掉那些語言本身的保留字。一些C程式員喜歡用一個字串數組來表示，將所有的保留字放在數組中，對每一個標示符到這個數組中尋找看是否為保留字，有時候為了提高查詢效率，對數組儲存的時候使用二分尋找或者hash演算法。

　　Lua中表示這個集合有一個簡單有效方法，將所有集合中的元素作為下標存放在一個table裡，不需要尋找table，只需要測試看對於給定的元素，表的對應下標的元素值是否為nil。

 1 reserved = { 2     ["while"] = true,        ["end"] = true, 3     ["function"] = true,    ["local"] = true, 4 } 5  6 for w in allwords() do 7     if reserved[w] then 8     -- `w‘ is a reserved word 9     ...10 11 --還可以使用輔助函數更加清晰的構造集合12 function Set (list)13     local set = {}14     for _, l in ipairs(list) do set[l] = true end15     return set16 end17 18 reserved = Set{"while", "end", "function", "local", }