24考研数据结构-线性表6

news2024/12/24 9:00:03

目录

      • 2.4.8 静态链表
      • 2.4.9 顺序表和链表的比较
        • 2.4.9.1 逻辑结构
        • 2.4.9.2 存储结构
        • 2.4.9.3 基本操作 - 创建
        • 2.4.9.4 基本操作 - 销毁
        • 2.4.9.5 基本操作-增/删
        • 2.4.9.6 基本操作-查
        • 2.4.9.7 顺序、链式、静态、动态四种存储方式的比较
        • 2.4.9.8 存储密度的问题
        • 2.4.9.9 存储方式的选择以及二者优劣的答题思路(综述优劣,细谈情况)

2.4.8 静态链表

  1. 定义:

单链表:各个结点散落在内存中的各个角落,每个结点有指向下一个节点的指针(下一个结点在内存中的地址);

静态链表:用数组的方式来描述线性表的链式存储结构: 分配一整片连续的内存空间,各个结点集中安置,包括了——数据元素and下一个结点的数组下标(游标)

其中数组下标为0的结点充当"头结点"
游标为-1表示已经到达表尾
游标为-2表示该位置为空,没有数据且没有游标指向这个位置

若每个数据元素为4B,每个游标为4B,则每个结点共8B;假设起始地址为addr,则数据下标为2的存放地址为:addr+8*2

注意: 数组下标——物理顺序,位序——逻辑顺序
优点:增、删操作不需要大量移动元素;
缺点:不能随机存取,只能从头结点开始依次往后查找,容量固定不变!

  1. 几种写法:
    注意:SLinkList a 强调a是静态链表;struct Node a 强调a是一个Node型数组
    在这里插入图片描述

  2. 静态链表基本操作的实现

  • 初始化静态链表:把a[0]的next设为-1

  • 查找某个位序(不是数组下标,位序是各个结点在逻辑上的顺序)的结点:从头结点出发挨个往后遍历结点,时间复杂度O=(n)

  • 在位序为i上插入结点:① 找到一个空的结点,存入数据元素;② 从头结点出发找到位序为i-1的结点;③修改新结点的next;④ 修改i-1号结点的next;

  • 删除某个结点:① 从头结点出发找到前驱结点;② 修改前驱节点的游标;③ 被删除节点next设为-2;

2.4.9 顺序表和链表的比较

2.4.9.1 逻辑结构

  • 顺序表和链表都属于线性表,都是线性结构

2.4.9.2 存储结构

  • 顺序表:顺序存储
    优点:支持随机存取,存储密度高
    缺点:大片连续空间分配不方便,改变容量不方便

  • 链表:链式存储
    优点:离散的小空间分配方便,改变容量方便
    缺点:不可随机存取,存储密度低

2.4.9.3 基本操作 - 创建

  • 顺序表:需要预分配大片连续空间。若分配空间过小,则之后不方便拓展容量;若分配空间过大,则浪费内存资源;

  • 静态分配:静态数组,容量不可改变

  • 动态分配:动态数组,容量可以改变,但是需要移动大量元素,时间代价高(malloc(),free())

  • 链表:只需要分配一个头结点或者只声明一个头指针

2.4.9.4 基本操作 - 销毁

顺序表:
首先修改 Length = 0

  • 静态数组——系统自动回收空间
typedef struct{
    ElemType *data;
    int MaxSize;
    int length;
}SeqList; 
创建的时候静态建立没有malloc分配空间。
  • 动态分配:动态数组——需要手动free(),一个malloc对应一个free,成对出现
//创
L.data = (ELemType *)malloc(sizeof(ElemType) *InitSize)
//销
free(L.data);

//!malloc() 和 free() 必须成对出现

2.4.9.5 基本操作-增/删

  • 顺序表:插入/删除元素要将后续元素后移/前移;时间复杂度=O(n),时间开销主要来自于移动元素;

  • 链表:插入/删除元素只需要修改指针;时间复杂度=O(n),时间开销主要来自查找目标元素

需要注意的是:在单个元素占用空间很大的情况下,顺序表增删元素的时间开销很大(因为主要的时间开销不在查找元素而是在移动元素,并且移动的元素很大),而链表的时间开销仍能保持在一个较小的数值(因为链表主要的时间开销在于移动指针寻找节点,所以才节点大小很大的时候仍能保证一定的速度)。

此时时间开销他们二者虽然都是O(n)但是在面对较多的增删操作的情况下一般会选择链表实现

2.4.9.6 基本操作-查

  • 顺序表
    按位查找:O(1)
    按值查找:O(n),若表内元素有序,可在O(log2n)时间内找到

  • 链表
    按位查找:O(n)
    按值查找:O(n)

2.4.9.7 顺序、链式、静态、动态四种存储方式的比较

  • 顺序存储的固有特点:
    逻辑顺序与物理顺序一直,本质上是用数组存储线性表的各个元素(即随机存取);存储密度大,存储空间利用率高。
  • 链式存储的固有特点:
    元素之间的关系采用这些元素所在的节点的“指针”信息表示(插、删不需要移动节点)。
  • 静态存储的固有特点:
    在程序运行的过程中不要考虑追加内存的分配问题。
  • 动态存储的固有特点:
    可动态分配内存;有效的利用内存资源,使程序具有可扩展性。

2.4.9.8 存储密度的问题

  • 存储密度:
    在数据结构中,结点数据本身所占的存储量和整个结点结构所占的存储量之比。
    存储密度 = 结点数据本身所占存储量 / 整个结点结构所占的存储量

  • 顺序表的存储密度等于1

  • 单链表的存储密度小于1

  • 假设单链表的结点的数据占的存储量为N,结点的指针域所占的存储量为M,则存储密度 = N / (N+M),所以单链表的密度是小于1的。

2.4.9.9 存储方式的选择以及二者优劣的答题思路(综述优劣,细谈情况)

在这里插入图片描述
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