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理解线性表的逻辑结构特性

理解线性表的逻辑结构特性

第二章 线性表
难点:


能够从时间和空间复杂度的角度综合比较 线性表两种存储结构的不同特点及其应用 场合 使用本章所学的基本知识设计有效算法, 解决与线性表相关的应用问题
2
第二章 线性表
2.1 线性表的类型定义 2.2 线性表的顺序表示和实现 2.3 线性表的链式表示和实现 2.3.1 线性链表 2.3.2 循环链表 2.3.3 双向链表 2.4 一元多项式的表示及相加
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2.1 线性表的类型定义
用C语言描述得如下算法: void purge(List &La, List Lb) { InitList(La);// 初始化La为空表 La_len = ListLength(La); Lb_len =ListLength(Lb); // 求线性表的长度 for (i = 1; i <= Lb_len; i++) { GetElem(Lb, i, e); // 取Lb中第i个数据元素赋给e if( ListEmpty(La) || !equal(en,e) ) ListInsert(La, ++La_len, e); // La中不存在和 e 相同的数 据元素,则插入之 en = e; } // for } // purge 算法 2.2
• 分下列三步进行: 1)从线性表LB中依次取得每个数据元素; 2)依值在线性表LA中进行查访; 3)若不存在,则插入之。
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2.1 线性表的类型定义
用C语言描述得如下算法:
void union(List &La, List Lb) { //将所有在线性表Lb中但不在La中的数据元素插入到La中 La_len = ListLength(La); Lb_len =ListLength(Lb); // 求线性表的长度 for (i = 1; i <= Lb_len; i++) { GetElem(Lb, i, e); // 取Lb中第i个数据元素赋给e if (!LocateElem(La, e, equal)) ListInsert(La, ++La_len, e); // La中不存在和 e 相同的数据元素,则插入之 } } // union 算法 2.1 15

线性表

线性表

举例:
La=(34,89,765,12,90,-34,22) 数据元素类型为int。 Ls=(Hello,World, China, Welcome) 数据元素类型为 string。 Lb=(book1,book2,...,book100) 数据元素类型为下列所示的结 构类型: struct bookinfo { int No; //图书编号 char *name; //图书名称 char *auther; //作者名称 ...; };
素的方法被称为随机存取法,使用这种存取方法的存储结构被
称为随机存储结构。
在C语言中,实现线性表的顺序存储结构的类型定义
typedef int ElemType; //定义顺序表中元素的类型 #define INITSIZE 100 //顺序表存储空间初始分配量 #define LISTINCREMENT 10 //线性表存储空间的分配增量 typedef struct { ElemType *data; int length; //存储空间的基地址 //线性表的当前长度
说明:
1. 某数据结构上的基本运算,不是它的全部运算,而是一些 常用的基本的运算,而每一个基本运算在实现时也可能根据不 同的存储结构派生出一系列相关的运算来, 没有必要全部定义 出它的运算集。掌握了某一数据结构上的基本运算后,其它的 运算可以通过基本运算来实现,也可以直接去实现。 2. 在上面各操作中定义的线性表L仅仅是一个抽象在逻辑结 构层次的线性表,尚未涉及到它的存储结构,因此每个操作在 逻辑结构层次上尚不能用具体的某种程序语言写出具体的算法, 而算法的实现只有在存储结构确立之后。
4. 求顺序表的长度 int getlen(sqlist L) { return (L.length); } 5. 判断顺序表是否为空 int listempty(sqlist L) { if (L.length==0) return 1; else return 0; }

线性表

线性表

2.1 线性表的类型定义
例3:下图为10个个学生的成绩表,它也是一个 线性表,该线性表的数据元素类型为结构体类型。
2.1 线性表的类型定义
从以上例子可看出线性表的逻辑特征是: 在非空的线性表中,有且仅有一个被称作 “第一个”的数据元素a1,它没有直接前趋, 而仅有一个直接后继a2; 有且仅有一个被称作“最后一个”的数据元 素an,它没有直接后继,而仅有一个直接前 趋 a n-1; 其余的数据元素ai(2≦i≦n-1)都有且仅有一个 直接前趋a i-1和一个直接后继a i+1。 线性表是一种典型的线性结构。
2.2 线性表的顺序表示和实现
#define MAXNUM 100 Elemtype List1[MAXNUM] ; /*定义线性表L1*/ int length1;
Elemtype List2[MAXNUM] ; /*定义线性表L1*/ int length2;
Elemtype List3[MAXNUM] ; /*定义线性表L1*/ int length3;
2.2 线性表的顺序表示和实现
而只需要将数组和表长封装在一个结构体中,然 后定义三个结构体变量即可: struct L_list { Elemtype List[MAXNUM]; int length; }; struct L_list L1, L2, L3; /*定义三个线性表L1,L2,L3*/
2.1 线性表的类型定义
例1:26个英文字母组成的字母表 (A,B,C、…、Z) 例2:某公司2000年每月产值表(单位:万元) (400,420,500,…,600,650) 是一个长度为12的线性表。

上述两例中的每一个数据元素都是不可分割的, 在一些复杂的线性表中,每一个数据元素又可 以由若干个数据项组成。

数据结构(严蔚敏)课件 第2章 线性表C(链表的操作)

数据结构(严蔚敏)课件 第2章 线性表C(链表的操作)
//插入非空表的剩余段 //释放Lb的头结点 ?:是条件运算符(为真则取第1项,见P10条件赋值)
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注:Lc用的是La的头指针

考:
1、不用Lc,直接把La表插到Lb表中;或者 把Lb表插到La表中,怎么修改?
2、重复的数据元素不需要插入,怎么修改?
23
一个带头结点的线性链表类型定义如下 (用类C语言,见P37):
29
续例2:一元多项式的计算 (参见教材P39 – 43) 后续内容
12
(2) 单链表的修改(或读取)
(3) 单链表的插入(P29)
在链表中插入一个元素X 的示意图如下: p a p
b
插 入 X
a
b
p->next
s
X
s->next
链表插入的核心语句: Step 1:s->next=p->next; Step 2:p->next=s ; 思考:Step1和2能互换么?
//链表中元素个数(长度)
表结构
前面的归并算法可改写为P39算法2.21
24
例2:一元多项式的计算 (参见教材P39 – 43) 讨论:
1. 一元多项式的数学通式? 2. 用抽象数据类型如何描述它的定义?
3. 用C语言如何描述它的定义?
4. 如何编程实现两个一元多项式相加?
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1. 一元多项式的数学通式?
新手特别容易忘记!!
8
void display()
/*字母链表的输出*/
{p=head; sum=0; while (p) //当指针不空时循环(仅限于无头结点的情况) {printf("%c",p->data); p=p->next; //让指针不断“顺藤摸瓜” } sum++; }

线性表

线性表

线性表的ADT定义为:
ADT List {
数据对象:D={ ai | ai∈ElemSet, i=1,2,…,n, n≥0}
数据关系:R={< ai-1, ai >| ai-1, ai ∈ElemSet,i=1,2,…,n} 基本操作: InitList( & L) //建立(初始化)线性表
DestroyList( &L ) //销毁线形表L
张三
李四 王五 赵六 ……..

女 男 男 …….
18
20 21 17 …….
端州
四会 广州 端州 …….
线性表的逻辑特征是:
①在非空的线性表,有且仅有一个开始元 素a1,它没有直接前趋,而仅有一个直接后继a2 ②有且仅有一个终端元素an,它没有直接后 继,而仅有一个直接前趋an-1; ③其余的内部元素ai(2<=i<=n-1)都有且仅有 一个直接前趋 ai-1 和一个直接后继 ai+1。
算法2.1
例2. 巳知线性表LA和线性表LB中的数据元
素按值非递减有序排列,现要求将LA和LB归并 为一个新的线性表LC,且LC中的元素仍按值非 递减有序排列。 如: LA={ 3,5,8,11 }, LB={2,6,8,9,11,15 ,20}, 则结果 LC={2,3,5,6,8,8,9,11,11,15,20}
#define List_Increment 30 //追加分配长度
在顺序表存储结构中,很容易实现线性表的操作,
如:线性表的构造、第i个元素的访问、求表长等操作。
要访问某个元素也很方便,这是顺序存储的最大优
点——随机访问 注意:在C语言中的数组下标从“0”开始,因此,若L 是Sqlist类型的顺序表,则表中第i个元素是L.data[i-1]。

第十九讲 线性表14

第十九讲 线性表14

• 方法二:使用p、q两个指针,p每次向前走一步, q每次向前走两步,若在某个时候p == q,则存在 环。
– 若在单链表或头指针表示的单循环表上做这种链接 操作,都需要遍历第一个链表,找到结点an,然后 将结点b1链到an的后面,其执行时间是O(n)。 – 若在尾指针表示的单循环链表上实现,则只需修改 指针,无须遍历,其执行时间是O(1)。
一道例题
• 稍作思考看代码实现:cennect.c
判断单链表中是否有环
• 有环的定义是,链表的尾节点指向了链表中的某 个节点。
• 那么要判断单链表中是否有环,主要有以下两种 方法。
判断单链表中是否有环
• 方法一:使用p、q两个指针,p总是向前走,但q 每次都从头开始走,对于每个节点,看p走的步数 是否和q一样。如图,当p从6走到3时,用了6步, 此时若q从head出发,则只需两步就到3,因而步 数不等,出现矛盾,存在环。
循环链表的特点
• 那么按照这个逻辑的话,判断是否为空链表的条 件应该如何呢?
– 就是判断rear是否等于rear->next,大家猜对了吗 ?
• 循环链表的特点是无须增加存储量,仅对链接方 式稍作改变,即可使得表处理更加两个线性表(a1,a2,…,an)和 (b1,b2,…,bm)连接成一个线性表(a1,… ,an,b1,…bm)的运算。 • 分析:
数据结构和算法
作者:小甲鱼
让编程改变世界
Change the world by program
循环链表的特点
• 回顾一下,在单链表中,我们有了头结点时,我们可 以用O(1)的时间访问第一个结点,但对于要访问最后 一个结点,我们必须要挨个向下索引,所以需要O(n) 的时间。 • 大家猜的没错,如果用上今天我们学习到的循环链表 的特点,用O(1)的时间就可以由链表指针访问到最后 一个结点。 • 不过我们需要改造一下现有的循环链表,我们不用头 指针,而是用指向终端结点的尾指针来表示循环链表 ,此时查找开始结点和终端结点都很方便了,如图:

第2章 线性表

第2章 线性表

【例2】巳知有两个按元素值递增有序的顺序表La和 Lb,设计一个算法将表La和表Lb的全部元素归并 为一个按元素值递增有序的顺序表Lc。

算法思路:用i扫描顺序表La,用j扫描顺序表Lb。 当表La和表Lb都未扫描完时,比较两者的当前元 素,将较小者插入表Lc的表尾,若两者的当前元 素相等,则将这两个元素依次插入表Lc的表尾。 最后,将尚为扫描完的顺序表的余下部分元素依 次插入表Lc的表尾。算法如下: void MergeList_Sq(SqList La, SqList Lb, SqList &Lc)

表中ai-1领先于ai,称ai-1是ai的直接前驱,ai+1是 ai的直接后继。

线性表的抽象数据类型定义 (参见教材)
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2.2 线性表的顺序存储结构

线性表的顺序存储是指在内存中用地址连续的一块存储空间 依次存放线性表的数据元素,用这种存储形式存储的线性表 称其为顺序表。 假设每个数据元素占d个存储单元,且将ai的存储地址表示为 Loc(ai),则有如下关系: Loc(ai)=Loc(a1)+(i-1)*d Loc(a1)是线性表的第一个数据元素a1的存储地址,通常 称作线性表的基地址。

【例1】 编写一算法,从顺序表中删除自第i个元素开 始的k个元素。 算法思路: 为保持顺序表的逻辑特性,需将i+k ~ n位 置的所有元素依次前移k个位置。算法如下:

int deleteK(Sqlist &sq,int i,int k)
{ if (i<1||k<1||i+k-1>sq.len) return 0; for (j=i+k-1;j<=sq.len-1;j++) sq.data[j-k]=sq.data[j]; sq.len-=k; return 1; }// deleteK

第02章线性表(I)

第02章线性表(I)

{ int i;
if(slt->size==MAXSIZE)
{printf("\n顺序表是满的!没法插入!");exit(1);}
if(position<0||position>slt->size)
{printf("\n指定的插入位置不存在!");exit(1);}
for(i=slt->size;i>position;i--) slt->a[i]=slt->a[i−1];
将有序顺序表L1分裂成两个线性表L2与L3,L2由表 中所奇数组成,L3由所有偶数组成。
(3)void merge(sequence_lsit *l1,sequence_list *l2, sequence_list *l3)
将有序顺序表L1与L2合并成有序顺序表L3。
退出
2.3.1栈
2.3 栈
栈是一种特殊的线性表,对于这种线性表规定它
n 1 2
这表明,在一个长为n的顺序表中删除一个元素平 均需要移动表中大约一半的元素。该算法的时间复杂 度为O(n)。
退出
顺序表上的一些其它常见算法
(1)void verge(sequence_list l) 将顺序表L就地转置,即借助于O(1)的辅助空间
。 (2)void sprit(sequence_lsit *l1,sequence_list *l2, sequence_list *l3) [略]
退出
要删除顺序表中的第i个结点,则需要称动(n-i-1 )个元素,设删除表中第i个结点的概率为qi,且在表中 每一个位置删除的概率相等,即:
q0=q1=…=qn-1=1/n
则在一个长度为n的顺序表中删除一个结点的平均 移动次数为:
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顺序表上基本运算的实现(2)
插入运算:在第 i 个位置,插入元素e 思想:把从第i个位置开始的元素,依次后移 步骤:
1.当前表是否已经满? 2.输入是否有效? 3.插入元素。
插 入
顺序表上基本运算的实现(2)

素void SeqListInsert(SeqList L,int i,ElemType x)
ADT List{
数据对象:D={ai|ai∈ElemSet,i=1,2,…,n,n≥0} 数据关系:R={<ai-1,ai>|ai,ai-1∈D,i=2,…,n} 基本操作:
1. ListInit (L) ; 2. ListLength (L) ; 3. ListGet(L,i) ; 4. ListLocate (L,x) ; 5. ListClear (L) ; 6. ListEmpty (L) ; 7. ListPrior (L,e) ; 8. ListNext(L,e) ; 9. ListInsert(L,i,e) ; 10. ListDelete(L,i);
}ADT List
线性表举例1(遍历线性表)
ListTraverse(List L,visit()) {//遍历线性表
if(ListEmpty(L)) printf(“空表”); else
for(i=1;i<=ListLength(L);i++) visit(ListGet(L,i)); }
线性表举例2(合并线性表)
顺序表上基本运算的实现(3)
删除元素 :
void SeqListDelete(SeqList L,int i)
{//删除顺序表中的第i个元素
if(i<1||i>L.length)
{printf(“位置非法”)
exit(0);}
//检查空表及删除位置的合法性
for(j=i;j<=L.length-1;j++)
(1)逻辑结构与数据元素本身的形式、内容无关。 (2)逻辑结构与数据元素的相对位置无关。 (3)逻辑结构与所含数据元素的个数无关。
算法的设计取决于选定的逻辑结构, 而算法的实现依赖于采用的存储结构
线性表的顺序表示和实现
线性表的顺序表示 :线性表的顺序存储是指在内存中
用地址连续的一块存储空间顺序存放线性表的各元素, 用这种存储形式存储的线性表称为顺序表。
{//在顺序表中的第 i 个位置插入元素 x
if (L.length==MAXSIZE) {printf("表满"); exit(0); } //表满,退出
if(i<1 || i>L.length+1)
{printf("位置错"); exit(0);}//插入位置错,退出
for(j=L.length-1;j>=i-1;j--)
L.data[j+1]=L.data[j]; //逐一后移
L.data[i-1]=x;
//新元素插入到第i个位置
L.length++;
//顺序表长度增1
}
时间复杂度: O(n)
顺序表上基本运算的实现(3)
删除运算:删除第 i 个元素e 思想:把第i+1个位置开始的元素,依次前移 步骤:
1.要检查删除位置的有效性; 2.依次移动元素; 3.长度减1。
{ai=ListGet(La,i); bj=ListGet(Lb,j); if(ai<=bj) {ListInsert(Lc,++k,ai);++i;} else {ListInsert(Lc,++k,bj);++j;} }Biblioteka 线性表举例2(合并线性表)
while(i<=La_len) {//Lb已空,将La表的剩余部分复制到新表 ai=ListGet(La,i++); ListInsert(Lc,++k,ai); }
L.data[j-1]=L.data[j];
List ListMerge(List La,List Lb) {//La和Lb是两个非递减有序的线性表,将线性表La和Lb合并
成一个新的线性表Lc,Lc也非递减有序。 ListInit(Lc); i=j=1;k=0; La_len=ListLength(La);Lb_len=ListLength(Lb); while((i<=La_len)&&(j<Lb_len))//La和Lb均非空
第二章 线性表
线性结构
在数据元素的非空的有限集合中:
存在唯一的一个被称为“第一个”的数据元 素;
存在唯一的一个被称为“最后一个”的数据 元素;
除第一个元素外,集合中每个元素都有且仅 有一个前驱;
除最后一个元素外,集合中每个元素都有且 仅有一个后继;
线性表(Linear List)定义
定义: n个具有相同特性的数据元素组成的有限 序列;
while(j<=Lb_len) {//La已空,将Lb表的剩余部分复制到新表 bj=ListGet (Lb,j++); ListInsert(Lc,++k,bj); }
return(Lc); }//ListMerge
逻辑结构是本质
通过上面两个例子可以看出: 逻辑结构是数据组织的某种“本质性”
的东西:
int length;
//存放线性表的数组 // length是顺序表的长度
}SeqList;
顺序表上基本运算的实现(1)
顺序表的初始化 :
SeqList SeqListInit( ) {//构造一个空的顺序表 SeqList L; //定义L为顺序表 L.length=0; //初始化顺序表为空表 return L; }
表示:{a1,…,ai-1,ai,ai+1,…,an} ai必须具有相同特性,即属于同一数据对象 ai-1是ai的直接前驱元素,ai+1是ai的直接后继元素 数据元素ai在线性表中有确定的位置i,i称为位序 线性表中数据元素的个数n称为线性表的长
度,n=0时,线性表称为空表
抽象数据类型定义
设 a1的存储地址为Loc(a1),每个数据元素占L个存 储单元,则第i个数据元素的地址为:
Loc(ai)=Loc(a1)+(i-1)*L
0
1
i-1 i
1≤i≤n
n-1
MAXSIZE-1
data
a1
a2
… ai-1 ai
ai+1 …
an

顺序存储结构的线性表的类型定义如下:
typedef struct {ElemType data[MAXSIZE];
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