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线性表的本质、操作及顺序存储结构(六)

发表于:2024-11-17 作者:千家信息网编辑
千家信息网最后更新 2024年11月17日,我们说到线性表,可能好多人还不太理解。那么我们举个例子来说,在幼儿园中,老师们总会让小朋友以同样的派对秩序出行,这个例子的本质就是线性表。那么线性表(List)的表现形式是怎样的呢?符合以下几个特征:
千家信息网最后更新 2024年11月17日线性表的本质、操作及顺序存储结构(六)

我们说到线性表,可能好多人还不太理解。那么我们举个例子来说,在幼儿园中,老师们总会让小朋友以同样的派对秩序出行,这个例子的本质就是线性表。

那么线性表(List)的表现形式是怎样的呢?符合以下几个特征:1、零个或多个数据元素组成的集合;2、数据元素在位置上是有序排列的;3、数据元素的个数是有限的;4、数据元素的类型必须是相同的。那么线性表的抽象定义是怎么定义的呢?线性表是具有相同类型的 n( ≥ 0 ) 个数据元素的有限序列。如下

下来我们来看看 List 的本质:1、a0 为线性表的第一个元素,只有一个后继;2、an-1 为线性表的最后一个元素,只有一个前驱;3、除 a0an-1 外的其他元素 ai ,既有前驱又有后继;4、直接支持逐项访问和顺序存取。下面我们来看看线性表一些常用操作:a> 将元素插入线性表;b> 将元素从线性表中删除;c> 获取目标位置处元素的值;d> 设置目标位置处元素的值;d> 获取线性表的长度;e> 清空线性表。

线性表在程序中表现为一种特殊的数据类型。定义如下

#ifndef LIST_H#define LIST_H#include "Object.h"namespace DTLib{template < typename T >class List : public Object{public:    List() {}    virtual bool insert(const T& e) = 0;    virtual bool insert(int i, const T& e) = 0;    virtual bool remove(int i) = 0;    virtual bool set(int i, const T& e) = 0;    virtual bool get(int i, T& e) const = 0;    virtual int length() const = 0;    virtual void clear() = 0;};}#endif // LIST_H

下面我们来看看顺序存储的定义:线性表的顺序存储结构,指的是用一段地址连续的存储单元依次存储线性表中的数据元素。如下

那么我们该如何设计呢?可以使用一维数组来实现顺序存储结构,存储空间:T* m_array;当前长度: int m_length;定义如下

template < typename T >class SeqList : public List{protected:    T* m_array;    int m_length;    ////}

那么顺序存储结构的元素获取操作怎样来实现呢?一是判断目标位置是否合法,二是将目标位置作为数组下标获取元素。定义如下

bool SeqList::get(int i, T& e) const    {    bool ret = ((0 <= i) && (i < m_length));    if( ret )    {        e = m_array[i];    }    return ret;}

顺序存储结构的元素插入示例如下

bool SeqList::insert(int i, const T& e)    {    bool ret = ((0 <= i)  && (i <= m_length));    ret = ret &&  (m_length < capacity());    if( ret )    {        for(int p=m_length-1; p>=i; p--)        {            m_array[p+1] = m_array[p];        }        m_array[i] = e;        m_length++;    }    return ret;}

顺序存储结构的元素删除操作:1、判断目标位置是否合法;2、将目标位置后的所有元素前移一个位置;3、线性表长度减一。删除示例如下

bool SeqList::remove(int i){    bool ret = ((0 <= i) && (i < m_length));    if( ret )    {        for(int p=i; p

我们完成了以上的几个重要操作之后,我们来看看 SeqList 处于一个什么样的位置,如下图所示

那么这便是一个顺序存储结构线性表的抽象实现了。在 SeqList 设计时,我们要只有以下几点:1、抽象类模板,存储空间的位置和大小由子类完成;2、实现顺序存储结构线性表的关键操作(增、删、查等);3、提供数组操作符,方便快速获取元素。那么它的抽象定义如下:

template < typename T >class SeqList : public List{protected:    T* m_array;        // 顺序存储空间    int m_length;      // 当前线性表长度public:    bool insert(int i, const T& e);    bool remove(int i);    bool set(int i, const T& e);    bool get(int i, T& e) const;    int length() const;    void clear();        // 顺序存储线性表的数组访问方式    T& operator[] (int i);    T& operator[] (int i) const;        // 顺序存储空间的容量     virtual int capacity() const = 0;};

下来我们来看看 SeqList 是怎么写的


SeqList.h 源码

#ifndef SEQLIST_H#define SEQLIST_H#include "List.h"#include "Exception.h"namespace DTLib{template < typename T >class SeqList : public List{protected:    T* m_array;    int m_length;public:    bool insert(int i, const T& e)    {        bool ret = ((0 <= i)  && (i <= m_length));        ret = ret &&  (m_length < capacity());        if( ret )        {            for(int p=m_length-1; p>=i; p--)            {                m_array[p+1] = m_array[p];            }            m_array[i] = e;            m_length++;        }        return ret;    }    bool insert(const T& e)    {        return insert(m_length, e);    }    bool remove(int i)    {        bool ret = ((0 <= i) && (i < m_length));        if( ret )        {            for(int p=i; p&>(*this))[i];    }    virtual int capacity() const = 0;};}#endif // SEQLIST_H


main.cpp 源码

#include #include "Seqlist.h"using namespace std;using namespace DTLib;int main(){    SeqList* l;    return 0;}

经过编译,编译时通过的,说明我们已经完成了 SeqList 抽象类的实现了。接下来我们思考下,在前面的 SeqList 的实现中,我们在它的下面还有 StaticListDynamicList 的两个子类,那么我们该如何去实现它们呢?StaticListDynamicList 的差异在哪里?是否可以将 DynamicList 作为 StaticList 的子类实现呢?通过对线性表的学习,总结如下:1、线性表是数据元素的有序并且有限的集合,并且线性表中的数据元素必须是类型相同的;2、线性表可用于描述派对关系的一系列问题;3、线性表在程序中表现为一种特殊的数据类型;4、线性表在 C++ 中表现为一个抽象类。

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