我们知道,列表List是一种简单强大的数据集结构,提供了丰富的操作接口;但是并不是所有的编程语言都提供了List数据类型,有时候需要程序员自己实现。
那么什么是列表呐?
列表是一种数据项按照相对位置存放的数据集;特别的,被称为“无序表unordered list” 其中数据项只按照存放位置来索引,如第1个,第2个。。。。。。最后一个等。
所以无序列表的操作有如下:
采用链表实现无序表,为了实现无序表数据结构,可以采用链接表的方案;虽然列表数据结构要求保持数据项的前后相对位置,但这种前后位置的保持,并不要求数据项一次存放在连续的存储空间;如果在数据项之间建立链接指向,就可以保持其前后相对位置。
链表实现:节点Node
链表实现的最基本元素是节点Node
每个节点至少要包含两个信息:数据项本身,以及指向下一个节点的引用信息;注意,next为None的意义是没有下一个节点了,这个很重要。
链表实现:无序表UnorderedList
可以采用链接节点的方式构建数据集来实现无序表;链表的第一个和最后一个节点最重要,如果想访问到链表中的所有节点,就必须从第一个节点开始沿着链接遍历下去
所以无序表必须要有对第一个节点的引用信息
随着数据项的加入,无序表的head始终指向链条中的第一个节点。
无序表的链表实现
接下来,我们考虑如何实现向无序表中添加数据项,实现add方法
由于无序表并没有限定数据项之间的顺序
新数据项可以加入到原表的任何位置
按照实现的性能考虑,应添加到最容易加入的位置上
由链表结构我们知道:要访问到整条链上的所有数据项,都必须从表头head开始沿着next链接逐个向后查找,所以添加新数据项最快捷的位置是表头,整个链表的首位置。
链表实现:可以使用add方法实现
链表实现:Size,size指的是从链条头head开始遍历到表尾同时用变量累加经过的节点个数
链表实现:search,从链表头head开始遍历到表尾,同时判断当前节点的数据项是否目标
链表实现:remove(item)方法,首先要找到这个item,这个过程跟search一样,但在删除节点时,需要特别的技巧;
current指向的时当前匹配数据项的节点,而删除需要把前一个节点的next指向current的下一个节点,所以我们在search current的同时,还要维护前一个(previous)节点的引用;
找到item之后,current指向item节点,previous指向前一个节点,开始执行删除,需要区分两种情况:current是首个节点,或者是位于链条中间的节点。
抽象数据类型:有序表OrderedList
有序表是一种数据项依照其某可比性质(如整数大小、字母表先后)来决定在列表中的位置,越小的数据项越靠近列表的头,越靠前。
在实现有序表的时候,需要记住的是,数据项的相对位置,取决于他们之间的大小比较。
在无序表的search方法中,如果需要查找的数据项不存在,则会搜遍整个链表,直到表尾;对于有序表来说,则可以利用链表节点有序排列的特性,来为search节省不存在数据项的查找时间。
相比无序表,改变最大的方法是add,因为add方法必须保证加入的数据项添加在合适的位置,以维护整个链表的有序性。比如在(17,26,54,77,93)的有序表中,加入数据项31,我们需要沿着链表,找到第一个比31大的数据项54,将31插入到54的前面。
总结
- 线性数据结构Linear DS将数据项以某种线性的次序组织起来
- 栈Stack维持了数据项后进先出LIFO的次序,stack的基本操作包括push pop isEmpty
- 队列Quene维持了数据项先进先出FIFO的次序,quene的本机操作包括enqueue dequeue isEmpty
- 书写表达式的方法有前缀prefix、中缀infix和后缀postfix三种,由于栈具有次序反转的特性,所以栈结构适合用于开发表达式求值和转换的算法
- 模拟系统可以通过一个对现实世界问题进行抽象建模,并且加入随机数动态运行,为复杂问题的决策提供各种情况的参考,队列quene可以用来进行模拟系统的开发
- 双端队列Deque可以同时具备栈和队列的功能,deque的主要操作包括addFront addRear removeFront removeRear isEmpty
- 列表List是数据项能够维持相对位置的数据集
- 链表的实现,可以保持列表维持相对位置的特点,而不需要连续的存储空间
- 链表实现时,其各种方法,对链表头部head需要特别的处理