精品 数据结构精讲(一)之数组与链表

线性表示最常用且最简单的一种数据结构,它是n个数据元素的有限序列。

实现线性表的方式一般有两种,一种是使用数组存储线性表的元素,即用一组连续的存储单元依次存储线性表的数据元素。另一种是使用链表存储线性表的元素。即用一组任意的存储单元存储线性表的数据元素(存储单元可以是连续的,也可以是不连续的)

数组实现

数组是一种大小固定的数据结构,对线性表的所有操作都可以通过数组来实现。虽然数组一旦创建之后,它的大小就无法改变了,但是当数组不能再存储线性表中的新元素时,我们可以创建一个新的大的数组来替换当前数组。
这样就可以使用数组实现动态的数据结构。

代码1 创建一个更大的数组来替换当前数组

array.jpg

代码2 在数组位置index上添加元素e

array2.jpg

数组实现的线性表优点在于可以通过下标来访问或者修改元素,主要缺点在于插入和删除的花费开销较大,比如当在第一个位置前插入一个元素,那么首先要把所有的元素往后移动一个位置。
为了提高在任意位置添加或者删除元素的效率,可以采用链式结构来实现线性表。

###链表

链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构,数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。链表由一系列节点组成,这些节点不必在内存中相连。每个节点由数据部分Data和链部分Next,Next指向下一个节点,这样当添加或者删除时,只需要改变相关节点的Next的指向,效率很高。

image.png
下面主要用代码来展示链表的一些基本操作,需要注意的是,这里主要是以单链表为例,暂时不考虑双链表和循环链表。

image.png

代码4 定义好节点后,使用前一般是对头节点和尾节点进行初始化

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代码5 空链表创建一个新节点

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代码6 链表追加一个节点
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代码7 顺序遍历链表
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代码8 倒序遍历链表(递归)
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代码9 单链表反转
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上面的几段代码主要展示了链表的几个基本操作,还有很多像获取指定元素,移除元素等操作大家可以自己完成,写这些代码的时候一定要理清节点之间关系,这样才不容易出错。
链表的实现还有其它的方式,常见的有循环单链表,双向链表,循环双向链表。 循环单链表 主要是链表的最后一个节点指向第一个节点,整体构成一个链环。 双向链表 主要是节点中两个指针部分,一个指向前驱元,一个指向后继元,JDK中LinkedList集合类的实现就是双向链表。循环双向链表 是最后一个节点指向第一个节点。

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