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線性表的論述(Java版)

2020-10-06 16:01:45 軟體設計

線性表的論述(Java版)

  • 1. 基礎知識摘要
    • 1.1 線性表的定義:
    • 1.2 前驅和后繼:
    • 1.3 開始結點和終端結點:
    • 1.4 特點:
    • 1.5 順序存盤的線性表:
    • 1.6 順序表的插入、洗掉和按值查找操作的實作方法及性能 :
    • 單鏈表的圖形結構:
        • 順序表上的插入操作 insert ( i , x )
        • 插入的圖形操作:
        • 插入Java代碼如下:
        • 順序表上的洗掉操作 remove( i )
        • 順序表上的按值查找操作 indexOf ( x )
    • 1.7 回圈鏈表
      • 回圈單鏈表:
        • 回圈單串列存在優點:
            • 列如,現將兩個帶尾指標回圈串列this和 list 合并為 this,
    • 1.8 雙向鏈表
      • 雙向鏈表的圖形結構:
      • 雙向鏈表的插入的圖形結構:

1. 基礎知識摘要

1.1 線性表的定義:

線性表是由n ( n >= 0 )個資料元素構成的有序數列,

下標 i 標識資料元素在線性表中的位序號,n為線性表的表長,當 n=0 時,此線性表時空表

1.2 前驅和后繼:

a< i -1 >就是a < i >  的前驅,反之則為后繼,

1.3 開始結點和終端結點:

線性表中沒有前驅的資料元素稱為開始結點,沒有后繼的資料元素稱為終端結點,

1.4 特點:

  1. 資料元素具有相同的資料型別,
  2. 有且只有一個開始結點和終端結點,
  3. 除開始結點和終端結點外,其余結點有且只有一個前驅和一個后繼,

1.5 順序存盤的線性表:

順序存盤的線性表稱為順序表,它是用一組地址連續的存盤單元依次存放線性表中的各個資料元素,從而使線性表在邏輯上相鄰的資料元素,在物理存盤位置上也是相鄰的,
順序表的主要優點使存盤密度高,節省存盤空間,且讀取順序表中的資料元素非常便利,
【補充】:
存盤密度:(結點資料本身所占的存盤量)/ (結點結構所占的存盤總量)

1.6 順序表的插入、洗掉和按值查找操作的實作方法及性能 :

單鏈表的圖形結構:

在這里插入圖片描述

順序表上的插入操作 insert ( i , x )

做法:

  1. 檢查 i 的合法性,
  2. 將插入位置及其之后的所有元素后移一個存盤位置
  3. 將 x 插入到第 i 個位置
  4. 將表長值加 1

插入的圖形操作:

在這里插入圖片描述

插入Java代碼如下:

  /**
     * 在鏈表中查找恰當的位置,將結點n插入到當前鏈表中,插入后鏈表依然有序
     */
    public void Insert(Node n) {
        Node p = head;
        if (p.next == null) {  //只存在頭結點
            n.next = p.next;
            p.next = n; //插入結點
        } else {
            //假設為data為int型別
            while ((int) p.next.data <= (int) n.data) {
                if (p.next.next != null) {
                    p = p.next;
                } else {
                    n.next = p.next.next;
                    p.next.next = n; //插入結點n
                    break;
                }
            }
        }

    }

最好情況: 在表尾插入,不會引起資料元素的移動,時間復雜度為 O(1)
最壞情況: 在表頭插入, 會引起n個資料元素的移動,時間復雜度為 O(n)
平均情況: 在等概率條件下,資料元素的平均移動次數為 n/2,時間復雜度為 O(n)

順序表上的洗掉操作 remove( i )

做法:

  1. 檢查 i 的合法性
  2. 將第 i 個位置之后的所有資料元素均向前移動一個存盤位置
  3. 將表長減 1

最好情況: 洗掉表尾元素,不會引起資料元素的移動,時間復雜度為 O(1)
最壞情況:洗掉表頭元素, 會引起 n - 1 個資料元素向前移動,時間復雜度為 O(n)
平均情況:在等概率條件下, 資料元素的平均移動次數為 (n - 1) / 2 , 時間復雜度為 O(n)

順序表上的按值查找操作 indexOf ( x )

查找的主要操作就是比較,從表頭到表尾或從表尾到表頭對各個資料元素進行依次比較,

比較的次數與 x 在表中的位置和表長有關,

例如,若查詢表中第 i 個位置上的資料元素值為 x ,則需要比較 x + 1 次,

最好情況: 查找的元素在表頭,時間復雜度為 O(1)
最壞情況: 查找的元素在表尾, 時間復雜度為 O(n)
平均情況: 在等概率條件下,資料元素的平均比較次數為 (n+1)/2,時間復雜度為 O(n)

【例 1.1】要將一個順序表{a0,a1…,an-1}中的第i個資料元素ai(0<=i<=n-1)洗掉,需要移動( n-i-1 )個資料元素,

【例 1.2】要在一個順序表{a0,a1…,an-1}中的第i(0<=i<=n-1)個位置之前插入一個新的資料元素,需要移動( n-i )個資料元素,

【例 1.3】將長度為n的單鏈表鏈接在長度為m的單鏈表后面,其演算法的時間復雜度為( O(m))

1.7 回圈鏈表

回圈單鏈表:

通俗來說,回圈單串列就是將尾結點指向頭結點,我們一般還會使用一個尾指標,在這里插入圖片描述

回圈單串列存在優點:

列如,現將兩個帶尾指標回圈串列this和 list 合并為 this,

答:
我們可以直接根據表尾指標就可找到每個需要修改的指標域的地址,演算法時間復雜度和兩個鏈表的長度都無關,因此時間復雜度為O(1),

回圈單鏈表除此之外,其他操作幾乎與單鏈表的操作相同,

1.8 雙向鏈表

雙向鏈表存在前驅指標域、資料域和后繼指標域,

雙向鏈表的圖形結構:

在這里插入圖片描述

雙向鏈表的插入的圖形結構:

在這里插入圖片描述
雙向鏈表的洗掉可以結合圖理解,

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/ruanti/159636.html

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