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  • 线性表(List):由零个或多个数据元素组成的有限序列。 补充说明: 1>线性表是一个序列。 2>0个元素构成的线性表是空表。 3>线性表中的第一个元素无前驱,最后一个元素无后继,其他元素有...

    线性表

    线性表(List):由零个或多个数据元素组成的有限序列。

    补充说明:

    1>线性表是一个序列。

    2>0个元素构成的线性表是空表。

    3>线性表中的第一个元素无前驱,最后一个元素无后继,其他元素有且只有一个前驱和后继。

    4>线性表是有长度的,其长度就是元素个数,且线性表的元素个数是有限的,也就是说,线性表的长度是有限的。

    结构

    线性表存储结构有2种,分别是顺序存储和链性存储结构。

    顺序存储结构:

    链式存储结构:

    应用

    顺序结构

    优点:尾插效率高,支持随机访问。

    缺点:中间插入或删除效率低。

    应用:ArrayList,数组。

    链式结构

    优点:中间插入或删除效率高。

    缺点:1>没有解决连续存储分配带来的表长。

             2>难以确定的问题失去了顺序存储结构随机存取的特性。

    应用:单向链表、双向链表。

    此处,讲解下双向链表,单向链表同理。

    原理图:

    说明:又图可知,双向链表有前后两个指针的指向,前驱指向后继,还有后继指向前驱。

    1.定义内部节点类:

        /**
         * 定义节点来
         * @param <E> 
         */
        private static class Node<E> {
            Node<E> prev;    //前驱
            Node<E> next;    //后继
            E item;          //数据
    
            public Node(Node<E> prev, E item, Node<E> next) {
                this.prev = prev;
                this.next = next;
                this.item = item;
            }
        }

    2.定义头节点,尾节点还有链表大小:

     /*
        * 定义头节点 尾节点
        * */
        Node<E> first;
        Node<E> last;
        int size;

    3.add方法,默认添加数据是从链表尾部添加,add():

        /**
         * 添加数据在最后
         * @param e
         */
        public void add(E e) {
            linkLast(e);
        }
    
        /**
         * 添加到最后
         * @param e
         */
        private void linkLast(E e) {
            Node<E> newNode = new Node<E>(last, e, null);  //创建新的节点指向原来最后一个节点
            Node<E> l = last;
            last=newNode;//将创建的新节点定义为尾节点
    
            if(l==null){   //判断链表中是否已存在节点,可以通过判断原有的最后一个结点
                first=newNode;  //没有存在节点,将新的节点定位头节点
            }else {
                l.next = newNode;  //已经存在节点
            }
            size++;   //链表增加
        }

    4.get方法,通过索引得到需要的元素,双向链表好处是可以快速定位节点,通过前后两段定位,get(int index):

        /**
         * 根据索引获取元素
         * @param index
         * @return
         */
        public E get(int index){
            if(index < 0 || index > size){
                return null;
            }
            return node(index).item;
        }
        //获取节点
        private Node<E> node(int index) {   //根据索引定位节点
            if(index < (size >> 1)){ //链表前半部分
                Node<E> node = first;
                for (int i = 0; i < index; i++) {
                    node = node.next;
                }
                return node;
            }else{//链表后半部分
                Node<E> node = this.last;
                for (int i = size-1; i > index; i--) {
                    node = node.prev;
                }
                return node;
            }
        }

    5.根据索引位置插入数据.add(int index,E e):

        /**
         * 根据索引增加元素
         * @param index
         * @param e
         */
        public void add(int index,E e){
            if(index < 0 || index > size){
                return;
            }
            if(index == size){ //从尾节点插入元素
                linkLast(e);
            }else{  //任意位置插入元素
                Node<E> target = node(index); //获取当前节点
                Node<E> pre = target.prev;//当前节点的前驱
                Node<E> newNode = new Node<>(pre, e, target); //创建节点 当前节点变为新节点的h后继  指向前驱和后继(target)
                //判断是否有前驱
                if(pre == null){ //没有前驱
                    first = newNode;
                }else{ //有前驱
                    pre.next = newNode;
                    target.prev = newNode;
                }
                size++;
            }
        }

    6.移除链表中的元素,remove:

       /**
         * 根据索引移除元素
         * @param index
         */
        public void remove(int index){
            if(index < 0 || index > size){
                return;
            }
            Node<E> node = node(index);
            unlinkNode(node);
        }
    
        private void unlinkNode(Node<E> target) {
            Node<E> pre = target.prev;
            Node<E> next = target.next;
            if(pre == null){
                first = target.next;
            }else{
                pre.next = target.next;
            }
            if(next == null){
                last = target.prev;
            }else{
                next.prev = target.prev;
            }
            size--;
        }

    大致的双向链表操作就是这个思路,单向链表思路与该思路差不多,定义节点只需要定义数据+next node。

    最后来全部代码:

    /**
     * Created by AndyLin on 2018/12/07.
     */
    
    public class LinkedList<E> {
        /**
         * 结点
         */
        private static class Node<E> {
            E item;
            Node<E> prev;
            Node<E> next;
    
            public Node(Node<E> prev, E item, Node<E> next) {
                this.item = item;
                this.prev = prev;
                this.next = next;
            }
        }
    
        public LinkedList() {
    
        }
    
        //头节点
        Node<E> first;
        //尾节点
        Node<E> last;
        //大小
        int size;
    
        /**
         * 添加数据在最后
         */
        public void add(E e) {
            linkLast(e);
        }
    
        /**
         * 添加到最后
         * @param e
         */
        private void linkLast(E e) {
            Node<E> newNode = new Node<E>(last, e, null);
            Node<E> l = last;
            last=newNode;
    
            if(l==null){
                first=newNode;
            }else {
                l.next = newNode;
            }
            size++;
        }
        /**
         * 查找位置
         */
        public E get(int index){
            if(index<0 || index>size){
                return null;
            }
            return node(index).item;
        }
        /**
         * 获取index位置上的节点
         */
        private Node<E> node(int index){
    
            //如果index在整个链表的前半部分
            if(index<(size>>1)){   //1000 100   10
                Node<E> node=first;
                for (int i = 0; i < index; i++) {
                    node=node.next;
                }
                return node;
            }else{
                Node<E> node=last;
                for (int i = size-1; i > index; i--) {
                    node=node.prev;
                }
                return node;
            }
    
    
        }
    
        /**
         * 添加数据在index位置
         */
        public void add(int index,E e) {
            if(index<0 || index>size){
                return ;
            }
            if(index==size){
                linkLast(e);
            }else{
                Node<E> target=node(index);//  index=2
                Node<E> pre=target.prev;
                Node<E> newNode=new Node<E>(pre,e,target);
    
                if(pre==null){
                    first=newNode;
                    target.prev = newNode;//4
                }else {
                    pre.next = newNode;//3
                    target.prev = newNode;//4
                }
                size++;
            }
    
        }
    
        /**
         * 删除元素
         */
        public void remove(int index){
            Node<E> target=node(index);
            unlinkNode(target);
        }
    
        private void unlinkNode(Node<E> p) {//index=2
            Node<E> pre=p.prev;
            Node<E> next=p.next;
            if(pre==null){
                first=p.next;
            }else{
                pre.next=p.next;
            }
            if(next==null){
                last=p.prev;
            }else{
                next.prev=p.prev;
            }
            size--;
        }
    
    }

     

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  • 有关数据结构与算法线性表的所有操作,初始化,插入,删除,查找 课堂笔记 插入 过程分析:①将插入点以后(包括插入点)到表尾的数据向后移动一位, ②要用插入的新元素赋值给插入点(插入位置) ③表长加1 注意...

    有关数据结构与算法线性表的所有操作,初始化,插入,删除,查找

    课堂笔记

    1. 插入
      过程分析:①将插入点以后(包括插入点)到表尾的数据向后移动一位,
      ②要用插入的新元素赋值给插入点(插入位置)
      ③表长加1
      注意事项:①插入点进行判断:不能小于0,不能够大于表长
      ②表长不能小于我们申请的内存空间-1
      插入数据后顺序表发生的变化:①表的顺序发生变化
      ②表长发生变化

    2. 删除
      操作引起的变化:①顺序表元素少了一个
      ②顺序表长度减一
      ③顺序表中删除点的后继元素从删除点的直接后继开始依次位置前移
      数据移动循环操作:从删除点开始,依次将后继元素前移

    #include <iostream>
    #include <cstdlib> //exit的头文件
    #define MAXSIZE 100
    using namespace std;
    
    // 构建结构体
    struct Student{
       int StuID;
       float score;
       int height;
      };
    struct SqListStu{
       Student *ElemStu;
       int length;
      };
      
      //顺序表的初始化
    void InitSqlist(SqListStu &SqLExp){
      SqLExp.ElemStu=new Student[MAXSIZE];
      if(SqLExp.ElemStu == NULL){
            exit(0);
         }
      SqLExp.length = 0;
      };
      
      //顺序表的插入
    void InsertSqlist(SqListStu &SqLExp,Student InsertData,int InsertPos){ // 插入所需的顺序表,插入的数据,以及往哪插入
    if(InsertPos<0 || InsertPos > SqLExp.length) // 判断插入的位置是否合理
      exit(0);
    if(SqLExp.length > MAXSIZE-1) // 判断线性表是否溢出
      exit(0);
    for(int j=SqLExp.length;j>InsertPos;j--){ // 将插入点以后的位置全部往后移
    SqLExp.ElemStu[j+1] = SqLExp.ElemStu[j];
        }
    SqLExp.ElemStu[InsertPos] = InsertData;
    SqLExp.length ++;
     };
    
    //顺序的删除
     int DeleteElem (SqListStu &SqLExp, Student &ELemToDelete, int deleteLoc){
        if (deleteLoc < 1 || deleteLoc > SqLExp.length) return 0;
        if (SqLExp.ElemStu == NULL) return 0;
        ELemToDelete = SqLExp.ElemStu[deleteLoc]; //赋值
        for(int i = deleteLoc; i < SqLExp.length; i++){
            SqLExp.ElemStu[i] = SqLExp.ElemStu[i+1];
        }
        SqLExp.length --;
        return 1;
    }
    
    //查找
    int findSqlist(SqListStu &SqLExp, int ID){
        for(int i=0;i<=SqLExp.length;i++){
            if(ID==SqLExp.ElemStu[i].StuID){
                return (i);
            }
    
        }
        return 9;
    }
    
    // 主函数
    int main(){
        Student zhangsan;
        zhangsan.StuID = 001;
        zhangsan.score = 80;
        zhangsan.height = 180;
        Student lisi;
        lisi.StuID = 002;
        lisi.score = 90;
        lisi.height = 185;
        Student wangwu;
        wangwu.StuID = 003;
        wangwu.score = 95;
        wangwu.height = 180;
        Student newStu;
        cout << "*********inital test************" << endl;
        SqListStu SqStu;
        InitSqlist(SqStu);
        cout << SqStu.length << endl;
    
        cout << "*********insert test************" << endl;
        InsertSqlist(SqStu,zhangsan,SqStu.length);
        InsertSqlist(SqStu,lisi,SqStu.length);
        InsertSqlist(SqStu,wangwu,SqStu.length);
        cout << SqStu.length << endl;
        cout << SqStu.ElemStu[SqStu.length-1].score << endl;
    
        cout << "*********delete test************" << endl;
        DeleteElem(SqStu,newStu,SqStu.length-1);
        cout << SqStu.ElemStu[SqStu.length-1].score << endl;
        cout << SqStu.length << endl;
    
        cout << "*********find test************" << endl;
        findSqlist(SqStu,001);
        int k = findSqlist(SqStu,001);
        cout << k <<endl;
    
        cout << "*********cout test************" << endl;  // 顺序表的输出,倒序输出
    	for( int counter = SqStu.length;counter >0;counter--){
        cout << SqStu.ElemStu[SqStu.length-1].StuID<<"       "<< SqStu.ElemStu[SqStu.length-1].score<<"       "<< SqStu.ElemStu[SqStu.length-1].height <<endl;
        SqStu.length --;
    	}
    	return 0;
    }
    
    展开全文
  • 下面是自己整理的Java版常见数据结构与算法相关内容,数据结构算法可复杂可多了,我介绍的是常见的哦,如有错误,欢迎指出。 为了便于描述,文中涉及到的代码部分都是用Java语言编写的,其实Java本身对常见的几种...

    前言

    数据结构是以某种形式将数据组织在一起的集合,它不仅存储数据,还支持访问和处理数据的操作。
    算法是为求解一个问题需要遵循的、被清楚指定的简单指令的集合。
    下面是自己整理的Java版常见数据结构与算法相关内容,数据结构和算法可复杂可多了,我介绍的是常见的哦,如有错误,欢迎指出。

    为了便于描述,文中涉及到的代码部分都是用Java语言编写的,其实Java本身对常见的几种数据结构,线性表、栈、队列等都提供了较好的实现,就是我们经常用到的Java集合框架。

    线性表

    线性表是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
    int[] oldArray = new int[10];
    
    int[] newArray = new int[20];
    
    for (int i = 0; i < oldArray.length; i++) {
        newArray[i] = oldArray[i];
    }
    
    // 也可以使用System.arraycopy方法来实现数组间的复制        
    // System.arraycopy(oldArray, 0, newArray, 0, oldArray.length);
    
    oldArray = newArray;
    • 代码2 在数组位置index上添加元素e
    //oldArray 表示当前存储元素的数组
    //size 表示当前元素个数
    public void add(int index, int e) {
    
        if (index > size || index < 0) {
            System.out.println("位置不合法...");
        }
    
        //如果数组已经满了 就扩容
        if (size >= oldArray.length) {
            // 扩容函数可参考代码1
        }
    
        for (int i = size - 1; i >= index; i--) {
            oldArray[i + 1] = oldArray[i];
        }
    
        //将数组elementData从位置index的所有元素往后移一位
        // System.arraycopy(oldArray, index, oldArray, index + 1,size - index);
    
        oldArray[index] = e;
    
        size++;
    }

    上面简单写出了数组实现线性表的两个典型函数,具体我们可以参考Java里面的ArrayList集合类的源码。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,比较高效,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。

    单链表的结构

    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。

    • 代码3 链表的节点
    class Node<E> {
    
        E item;
        Node<E> next;
    
        //构造函数
        Node(E element) {
           this.item = element;
           this.next = null;
       }
    }
    • 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
    //头节点和尾节点都为空 链表为空
    Node<E> head = null;
    Node<E> tail = null;
    • 代码5 空链表创建一个新节点
    //创建一个新的节点 并让head指向此节点
    head = new Node("nodedata1");
    
    //让尾节点也指向此节点
    tail = head;
    • 代码6 链表追加一个节点
    //创建新节点 同时和最后一个节点连接起来
    tail.next = new Node("node1data2");
    
    //尾节点指向新的节点
    tail = tail.next;
    • 代码7 顺序遍历链表
    Node<String> current = head;
    while (current != null) {
        System.out.println(current.item);
        current = current.next;
    }
    • 代码8 倒序遍历链表
    static void printListRev(Node<String> head) {
    //倒序遍历链表主要用了递归的思想
        if (head != null) {
            printListRev(head.next);
            System.out.println(head.item);
        }
    }
    • 代码 单链表反转
    //单链表反转 主要是逐一改变两个节点间的链接关系来完成
    static Node<String> revList(Node<String> head) {
    
        if (head == null) {
            return null;
        }
    
        Node<String> nodeResult = null;
    
        Node<String> nodePre = null;
        Node<String> current = head;
    
        while (current != null) {
    
            Node<String> nodeNext = current.next;
    
            if (nodeNext == null) {
                nodeResult = current;
            }
    
            current.next = nodePre;
            nodePre = current;
            current = nodeNext;
        }
    
        return nodeResult;
    }

    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 主要是节点中包含两个指针部分,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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  • 我们每天做着和昨天一样的事情,却又希望明天的结果今天不一样。呵呵!!! 音乐 <iframe frameborder="no" border="0" marginwidth="0" marginheight="0" width=298 ...id=293769&...程序 = 数据结构 + 算法

    我们每天做着和昨天一样的事情,却又希望明天的结果与今天不一样。呵呵!!!

    前言

    程序 = 数据结构 + 算法。其重要性不言而喻,不多说,直接进入正题。

    线性表是由零个或多个元素组成的有限序列,通俗来说就是具有线性一样的性质----好家伙,说了跟没说一样。

    线性表从存储方式来看可以分为顺序存储链式存储。顺序表有几个基础操作,插入,删除,及查询。当然,还有一些很多其它的操作,为了简单,本例将通过代码实现顺序存储与链式存储。

     

    一、顺序存储

    如下图,按着顺序存储下去,一般采用数组实现

    插入:

    删除:

    第一步,将待删除数据删除

    第二步,将后面数据往前挪

    查询:

    可直接通过索引位置查询。

    不多说,直接上代码。

    public class ZListImpl implements ZList {
        // 数据集合
        private ZElement[] datas;
    
        // 数组最大长度
        private final int maxLength;
    
        /**
         * 数组初始长度为0
         */
        private int length = 0;
    
        public ZListImpl(int maxLength) {
            this.maxLength = maxLength;
            this.datas = new ZElement[maxLength];
        }
    
    
        @Override
        public void delete(int index) {
            if (index < 0 || index > length - 1) {
                System.err.println("index越界");
            }
            // 当前索引位置数据后面的往前挪一位
            for (int i = index; i < length; i++) {
                datas[i] = datas[i+1];
            }
            //数组长度减一
            length--;
        }
    
        @Override
        public void add(ZElement zElement) {
            // 不允许插入空值
            if (zElement.getData() == null) {
                return;
            }
            // 当前数组长度大于最大长度,暂不支持动态扩容
            if (length >= maxLength) {
                System.err.println("该链表数据已满");
            }
            datas[length] = zElement;
            // 数组长度增加
            length++;
        }
    
        @Override
        public int getId(ZElement element) {
            // -1 表示不存在该元素
            if (element.getData() == null) {
                return -1;
            }
            // 如果有多个元素匹配,返回第一个索引值
            for (int i = 0; i < length; i++) {
                if (datas[i].getData().equals(element.getData())) {
                    return i;
                }
            }
            return -1;
        }
    
        @Override
        public int length() {
            return length;
        }
    }
    

    二、链式存储

    链式存储的特性节点信息存储着两部分内容,数据与上/下一个节点的地址,这里以单链表为例。

    插入,画的略显粗糙

    如图,我们要在节点2后面插入5,需要将节点5的后继指向节点2下一个节点-即3,然后再将节点2和后继节点指向5,完成插入操作

     

    删除

    第一步,当前节点的后继节点指向待删除节点的后继节点

    第二步,。。。。,对没有了

    查询

    使用游标,从头节点开始,如果查询不到,游标往后走,遍历到下一个节点,直到查询到数据或全部链表查询完成。

    代码如下(删除的代码)

    import javax.xml.soap.Node;
    
    public class ZLinkImpl implements ZLinkInterface {
        // 初始化头节点
        ZNode head = null;
        // 链表长度
        public int size = 0;
    
        @Override
        public void add(String target, String data) {
            ZNode targetNode = get(target);
            if (targetNode == null) {
                add(data);
            } else {
                ZNode zNode = new ZNode(data);
                zNode.setNext(targetNode.getNext());
                targetNode.setNext(zNode);
                size++;
            }
        }
    
        @Override
        public void delete(String data) {
            ZNode pNode = getPreNode(data);
            ZNode next = pNode.getNext();
            // 不是最后一个节点
            if (next != null) {
                // 上一节点数据指向当前节点的下一个节点
                pNode.setNext(next.getNext());
            } else {
                pNode.setNext(null);
            }
            this.size--;
    
        }
    
        @Override
        public ZNode get(String data) {
            if (this.size != 0 && data != null) {
                ZNode next = head;
                while (next != null) {
                    if (data.equals(next.getData())) {
                        return next;
                    } else {
                        next = next.getNext();
                    }
                }
            }
            return null;
        }
    
        public ZNode getPreNode(String data) {
            if (this.size != 0 && data != null) {
                ZNode next = head.getNext();
                while (next != null) {
                    if (data.equals(next.getNext().getData())) {
                        return next;
                    } else {
                        next = next.getNext();
                    }
                }
            }
            return null;
        }
    
        // 没有目标,采用尾插法插入到链表最后
        public void add(String data) {
            // 当前链表为空
            if (this.size == 0) {
                head = new ZNode(data);
            } else {
                // 当前链表游标,获取链表最后游标
                ZNode thisCur = head;
                while (thisCur != null && thisCur.getNext() != null) {
                    thisCur = thisCur.getNext();
                }
                // 待插入链表插入到当前节点后面
                ZNode willNode = new ZNode(data);
                thisCur.setNext(willNode);
            }
            size++;
        }
    }
    

    主类

    public class ZLinkMain {
        public static void main(String[] args) {
            ZLinkImpl zLink = new ZLinkImpl();
            zLink.add("1");
            zLink.add("2");
            zLink.add("3");
            zLink.add("4");
            zLink.add("2","5");
            System.out.println(zLink.size);
        }
    }
    

    调试看到的结果 1 -> 2 -> 5- > 3 ->4

    三、总结

    顺序存储相对于链式存储来说

    优点:快速存取元素,无需记录元素关联的数据

    缺点:数据碎片化,插入删除效率较低

     

    当然,其实里面还有一些bug以及很多设计的不完善的地方,最完整的代码可以看看jdk List集合的源码,里面有各种各样的api,例如倒置,两个线性表之间 操作,底层还有自动扩容等,都是需要我们大量时间去研究和学习的,话说回来,理解了与写代码是两回事儿。

    还有快慢指针(可用来查询链表中间值),静态链表(数组实现了链式存储,虽然现在基本上不用,其中的思考方式值得我们学习),约瑟夫算法以及魔术师发牌的实现,有机会我会把这几个算法整理一下发出来。从一个学习者来说,我已经懂了,如果要结合代码将这个问题讲清楚,我还得再学习,反之,如果我能把这些问题全部都写出来,那我肯定掌握了这些内容,这也是我写文章的初衷。最后,希望大家做时间的朋友,共勉。最最后附上代码地址。https://gitee.com/zhoujie1/data-structure-and-algorithm.git

    展开全文
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  • /** * 获取有环链表的环入口,返回入口值 * * @param node * @return ... // 判断一下新指针慢指针是否相等,如相遇,则是环起点 if(temp == slow) { return temp.item; } } } return 0; }

空空如也

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