靜態鏈表 C++實現

標籤：靜態鏈表   c++   資料結構   鏈表   數組   

<span style="font-size:12px;">用數組描述的鏈表，即稱為<strong>靜態鏈表</strong>。在C語言中，靜態鏈表的表現形式即為結構體數組，結構體變數包括資料域data和遊標cur。這種儲存結構，仍需要預先分配一個較大的空間，但在作為線性表的插入和刪除操作時不需移動元素，僅需修改指標，故仍具有鏈式儲存結構的主要優點。表示了靜態鏈表的一中儲存結構：      圖中用彩色途上的是兩個頭結點，不存放資料，分別用來記錄第一個備用節點和第一個資料節點的下標。</span><img src="http://img.blog.csdn.net/20150825153343601?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center" alt="" /><pre name="code" class="cpp"><span style="font-size:12px;">下面給出靜態鏈表的C++實現代碼：首先給出標頭檔：<strong>StaticList.h</strong>:#include<iostream>#include<assert.h>using namespace std;#define MAXSIZE 20        // 靜態鏈表（數組）預設長度#define ElemType int      // 實值型別class StaticList;//節點類typedef class StaticListNode   // 靜態鏈表的節點類型（數組元素類型）{    friend class StaticList;private:    ElemType data;              // 範圍    int      cur;               // 遊標 （指示當前節點的下一個元素下標）}StaticListNode;//  靜態鏈表類</strong></span>class StaticList{public:    StaticList()    {        for(int i = 2; i<MAXSIZE-1; ++i)            space[i].cur = i+1;        space[i].cur = 0;        //整個鏈表結束        space[0].cur = 2;        space[1].cur = 0;        //資料節點頭的遊標為空白，沒有資料    }        ~StaticList()    {}    // 尾部插入法    void push_back(const ElemType &x)    {        int i = Malloc_SL();        if(0 == i)              // 空間申請失敗        {            cout<<"已滿！"<<x<<"不能插入"<<endl;               return ;        }        space[i].data = x;        space[i].cur = 0;                int k = 1;        while(0!=k && 0!=space[k].cur)  // 找到最後一個節點            k = space[k].cur;                space[k].cur = i;             // 把剛申請的下標為i的節點鏈到最後一個節點後面                  }    // 頭部插入法    void push_front(const ElemType &x)    {        int i = Malloc_SL();        if(0 == i)            // 同上，空間申請失敗        {            cout<<"已滿！"<<x<<"不能插入"<<endl;            return ;        }        space[i].data = x;    // 把x放入剛申請的節點中                space[i].cur = space[1].cur;   // 此時剛申請的節點i的遊標指向第一個資料節點，稱為第一個結點        space[1].cur = i;              // 使頭結點指向第一個資料節點    }    // 尾部刪除    void pop_back()    {        int i = space[1].cur;        int j = 0;        for(; 0!=space[i].cur; j = i, i = space[i].cur)        {}    // 找到最後一個節點以及倒數第二個節點              space[j].cur = 0;     // 倒數第二個節點的遊標賦空        Free_SL(i);           // 最後一個節點被釋放    }    // 頭部刪除    void pop_front()    {        int i = space[1].cur;    // i是第一個資料節點的下標        space[1].cur = space[i].cur;  // 頭結點指向第二個資料節點的下標        Free_SL(i);              // i 節點被釋放    }        void show_list()    {        for(int i = space[1].cur; i!=0; i = space[i].cur)            cout<<space[i].data<<" ";        cout<<"Over"<<endl;    }        /* 靜態鏈表從小到大排序的前提下，插入x  */    void insert_val(const ElemType &x)    {        int k = 1;        while(0!=k && 0!=space[k].cur && space[space[k].cur].data<x)            k = space[k].cur;        //在下標k之後插入                if(0 == space[k].cur)    // 如果k指向最後一個節點，執行尾插            push_back(x);        else if(k == 1)          // 如果k指向第一個節點，執行頭插            push_front(x);        else                     // 在中間任意位置插入x        {                int i = Malloc_SL();            assert(0 != i);            space[i].data = x;            space[i].cur = space[k].cur;   // i節點的遊標指向k節點後面的一個節點            space[k].cur = i;              // k節點的遊標指向新開闢的i節點        }    }        /* 返回key的前一個節點下標*/    int find(const ElemType &key)           {        int i = 1;        while(0!=i && space[space[i].cur].data!=key)            i = space[i].cur;        if(0 == i)        {            cout<<"沒找到 "<<key<<endl;            return -1;        }        return i;    }        /* 刪除給定的值key所在節點，若沒找到則返回 */    void delete_val(const ElemType &key)    {        int i = find(key);        if(-1 == i)      // 說明靜態鏈表中沒有元素key            return ;        else if(1 == i)  // key 處於下標為2的節點(第一個資料節點)            pop_front();        else if(0 == space[i].cur)  // key處於最後一個節點            pop_back();        else             // key 處於中間任意位置        {            int k = space[i].cur;   // 記錄要刪除位元置的下標            space[i].cur = space[k].cur;  // 脫離出要刪除節點            Free_SL(k);  // 刪除key所在節點        }    }        /* sl1 和 sl2已存在，把它們糅合到另一個鏈表，使之按非遞減排列 */    void merge(StaticList &sl1, StaticList &sl2)    {        sl1.sort();           sl2.sort();        if(0==sl1.length() || 0==sl2.length())            return ;        int p = sl1.space[1].cur;        int q = sl2.space[1].cur;                while(0!=p && 0!=q)        {                    // 哪個資料較小，就把該資料尾插到新鏈表中，並使遊標指向下一個            if(sl1.space[p].data < sl2.space[q].data)            {                            push_back(sl1.space[p].data);                p = sl1.space[p].cur;            }            else            {                push_back(sl2.space[q].data);                q = sl2.space[q].cur;            }        }        while(0!=p)        {        // 因為sl1已經有序，如果sl1還沒有全部插入新鏈表，就把剩下的全部插入            push_back(sl1.space[p].data);            p = sl1.space[p].cur;        }        while(0!=q)        {        // 因為sl2已經有序，如果sl2還沒有全部插入新鏈表，就把剩下的全部插入            push_back(sl2.space[q].data);            q = sl2.space[q].cur;        }    }        /* 如果靜態鏈表無序，使其按非遞減順序排列 */    void sort()    {        int s = space[1].cur;        int p = space[s].cur;        if(0 == p)            return ;        space[s].cur = 0;                int k = 1;        int k1 = 0;        while(0 != p)        {            s = p;            p = space[p].cur;                        k = 1;     // 找到一個位置k, 在k後插入s所指節點的資料            while(0!=k && space[space[k].cur].data < space[s].data)            {                k1 = k;                  //如果k==0,用k1記錄最後一個資料節點                k = space[k].cur;        //在下標k之後插入            }            if(0 == k)    //尾插            {                space[k1].cur = s;                space[s].cur = 0;            }            else          //頭插和中間插            {                space[s].cur = space[k].cur;                space[k].cur = s;            }        }    }        /* 逆置靜態鏈表 */    void reserve()    {        int s = space[1].cur;        int p = space[s].cur;        if( 0==p )            return ;        space[s].cur = 0;        while(0 != p)        {            s = p;            p = space[p].cur;                        space[s].cur = space[1].cur;   // 把s所指節點 頭插進原有鏈表            space[1].cur = s;              // s成為第一個資料節點        }    }        /* 清空靜態鏈表 */    void clear()    {        for(int i = 2; i<MAXSIZE-1; ++i)            space[i].cur = i+1;        space[i].cur = 0;                space[0].cur = 2;     // 下標2成為第一個備用節點        space[1].cur = 0;     // 第一個資料節點為空白    }        /* 返回表長 */    int length()    {        if(0 == space[1].cur)            return 0;        int i = 1;        int count = -1;        do        {            ++count;            i = space[i].cur;        }while(0 != i);                return count;    }        /* 返回下標為k的節點的下一個節點下標 在靜態鏈表中用處不大*/    int next(const int k)    {        if(0==k || 1==k)            return -1;        return space[k].cur;    }    /* 返回下標為k的節點的上一個節點下標 */    int prio(const int k)    {        if(0==k || 1==k)            return -1;        int p = 1;        while(0!=p && space[p].cur!=k)            p = space[p].cur;        return p;    }    protected:    /* 用來申請一個空間，返回該節點的下標 */    int Malloc_SL()       {        int i = space[0].cur;   // 0下標的遊標指向第一個備用節點        if(space[0].cur) space[0].cur = space[i].cur;  // 修改頭結點儲存的第一個備用節點下標          return i;    }    /* 釋放下標為k的節點 */    void Free_SL(int k)       {        space[k].cur = space[0].cur;    // 該節點的遊標指向第一個備用節點        space[0].cur = k;               // 該節點稱為第一個備用節點    }    private:    StaticListNode space[MAXSIZE];};</span><span style="font-size:12px;">下面是測試代碼：       Main.cpp  </span><pre name="code" class="cpp"><span style="font-size:12px;">#include"StaticList.h"void main(){StaticList SL;StaticList SL1;    //測試merge()StaticList SL2;SL1.push_back(1);SL1.push_back(9);SL1.push_back(0);SL1.push_back(6);SL1.push_back(999);SL2.push_back(5);SL2.push_back(8);SL2.push_back(100);ElemType Item = 0;int select = 1;while(select){cout<<"********************************************"<<endl;cout<<"*[1] push_back           [2]  push_front   *"<<endl;cout<<"*[3] show_list           [4]  pop_back     *"<<endl;cout<<"*[5] pop_front           [6]  insert_val   *"<<endl;cout<<"*[7] length              [8]  find         *"<<endl;cout<<"*[9] merge               [10] delete_ val  *"<<endl;cout<<"*[11] sort               [12] reserve      *"<<endl;cout<<"*[13] next               [14] prio         *"<<endl;cout<<"*[15] clear              [16] destroy      *"<<endl;cout<<"*[0] quit_sys                              *"<<endl;cout<<"********************************************"<<endl;cout<<"請選擇：》";cin>>select;switch(select){case 1:cout<<"輸入要尾插的資料:(-1結束)>";while(cin>>Item && -1 != Item)SL.push_back(Item);break;case 2:cout<<"輸入要頭插的資料:(-1結束)>";while(cin>>Item && -1 != Item)SL.push_front(Item);break;case 3:SL.show_list();break;case 4:SL.pop_back();break;case 5:SL.pop_front();break;case 6:cout<<"輸入要插入的資料:>";cin>>Item;SL.insert_val(Item);break;case 7:cout<<"鏈表長度為："<<SL.length()<<endl;break;case 8:cout<<"輸入要尋找的資料:>";cin>>Item;SL.find(Item);break;case 9:SL.merge(SL1, SL2);break;case 10:cout<<"輸入要刪除的資料:>";cin>>Item;SL.delete_val(Item);break;case 11:SL.sort();break;case 12:SL.reserve();break;case 13:SL.next(0);break;case 14:SL.prio(0);break;case 15:SL.clear();break;case 16:SL.~StaticList();break;default:break;}}}</span>

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