顺序表和单链表的对比（十二）

我们在之前学习了线性表和单链表的相关特性，本节博客我们就来看看它们的区别。首先提出一个问题：如何判断某个数据元素是否存在于线性表中？那肯定是直接遍历一遍了，我们来看看代码

#include #include "LinkList.h"using namespace std;using namespace DTLib;int main(){    LinkList list;    for(int i=0; i<5; i++)    {        list.insert(0, i);    }    for(int i=0; i
我们判断 3 是都存在于当前线性表中，如果存在，便输出。看看输出结果
我们看到在查找的时候还得去手动遍历一遍，感觉很麻烦。那么我们在之前的实现中，少了一个操作，那便是查找操作 find。它可以为线性表（List）增加一个查找操作，原型为 int find(const T& e) const; 参数为带查找的数据元素；返回值：>=0 时，则表示数据元素在线性表中第一次出现的位置；为 -1 时，则表示数据元素不存在。下面我们看看数据元素查找的示例代码，如下
LinkList list;for(int i=0; i<5; i++){    list.insert(0, i);}cout << list.find(3) << endl;    // ==> 1
下来我们在 List.h 源码中添加 find 操作，如下

List.h 源码
#ifndef LIST_H#define LIST_H#include "Object.h"namespace DTLib{template < typename T >class List : public Object{protected:    List(const List&);    List& operator= (const List&);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 find(const T& e) const = 0;    virtual int length() const = 0;    virtual void clear() = 0;};

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

LinkList.h 源码
#ifndef LINKLIST_H#define LINKLIST_H#include "List.h"#include "Exception.h"namespace DTLib{template < typename T >class LinkList : public List{protected:    struct Node : public Object    {        T value;        Node* next;    };    mutable struct : public Object    {        char reserved[sizeof(T)];        Node* next;    } m_header;    int m_length;    Node* position(int i) const    {        Node* ret = reinterpret_cast(&m_header);        for(int p=0; pnext;        }        return ret;    }public:    LinkList()    {        m_header.next = NULL;        m_length = 0;    }    bool insert(const T& e)    {        return insert(m_length, e);    }    bool insert(int i, const T& e)    {        bool ret = ((0 <= i) && (i <= m_length));        if( ret )        {            Node* node = new Node();            if( node != NULL )            {                Node* current = position(i);                node->value = e;                node->next = current->next;                current->next = node;                m_length++;            }            else            {                THROW_EXCEPTION(NoEnoughMemoryException, "No memory to insert new element ...");            }        }    }    bool remove(int i)    {        bool ret = ((0 <= i) && (i < m_length));        if( ret )        {            Node* current = position(i);            Node* toDel = current->next;            current->next = toDel->next;            delete toDel;            m_length--;        }        return ret;    }    bool set(int i, const T& e)    {        bool ret = ((0 <= i) && (i < m_length));        if( ret )        {            position(i)->next->value = e;        }        return ret;    }    T get(int i) const    {        T ret;        if( get(i, ret) )        {            return ret;        }        else        {            THROW_EXCEPTION(IndexOutOfBoundsException, "Invaild parameter i to get element ...");        }    }    bool get(int i, T& e) const    {        bool ret = ((0 <= i) && (i < m_length));        if( ret )        {            e = position(i)->next->value;        }        return ret;    }    int find(const T& e) const    {        int ret = -1;        int i = 0;        Node* node = m_header.next;        while( node )        {            if( node->value == e )            {                ret = i;                break;            }            else            {                node = node->next;                i++;            }        }        return ret;    }    int length() const    {        return m_length;    }    void clear()    {        while( m_header.next )        {            Node* toDel = m_header.next;            m_header.next = toDel->next;            delete toDel;        }        m_length = 0;    }    ~LinkList()    {        clear();    }};}#endif // LINKLIST_H
那么此时的 main.cpp 就可以写成这样的了
#include #include "LinkList.h"using namespace std;using namespace DTLib;int main(){    LinkList list;    for(int i=0; i<5; i++)    {        list.insert(0, i);    }    cout << list.find(3) << endl;    return 0;}
我们来看看结果
我们来查找下 -3 呢
我们看到如果查找的元素在里面，则返回 1；如果没有，则返回 -1。那么我们如果查找的是类呢？那程序还会编译通过吗？我们来看看，main.cpp 源码如下
#include #include "LinkList.h"using namespace std;using namespace DTLib;class Test{    int i;public:    Test(int v = 0)    {        i = v;    }};int main(){    Test t1(1);    Test t2(3);    Test t3(3);    LinkList list;    return 0;}
编译结果如下
编译报错了，我们并没有改动 LinkList 中的代码，为什么这块会报错呢？那么此时我们想要让两个类对象进行相等的比较，可是我们并没有定义 == 操作符，此时肯定会出错。那么我们在类 Test 中进行 == 操作符的定义，如下
class Test{    int i;public:    Test(int v = 0)    {        i = v;    }        bool operator == (const Test& obj)    {        return true;    }};
我们再来编译下，看看结果
编译是通过的，那么我们此时便觉得奇怪了。我们为什么要在 Test 类中定义 == 操作符呢，此时最好的解决办法是在顶层父类 Object 中添加 == 和 ！= 操作符，然后将 Test 类继承自 Object 类就可以了。

Object.h 源码
#ifndef OBJECT_H#define OBJECT_Hnamespace DTLib{class Object{public:    void* operator new (unsigned int size) throw();    void operator delete (void* p);    void* operator new[] (unsigned int size) throw();    void operator delete[] (void* p);    bool operator == (const Object& obj);    bool operator != (const Object& obj);    virtual ~Object() = 0;};}#endif // OBJECT_H

Object.cpp 源码
#include "Object.h"#include namespace DTLib{void* Object::operator new (unsigned int size) throw(){    return malloc(size);}void Object::operator delete (void* p){    free(p);}void* Object::operator new[] (unsigned int size) throw(){    return malloc(sizeof(size));}void Object::operator delete[] (void* p){    free(p);}bool Object::operator == (const Object& obj){    return (this == &obj);}bool Object::operator != (const Object& obj){    return (this != &obj);}Object::~Object(){}}
此时的 main.cpp 代码如下
#include #include "LinkList.h"using namespace std;using namespace DTLib;class Test : public Object{    int i;public:    Test(int v = 0)    {        i = v;    }    bool operator == (const Test& obj)    {        return (i == obj.i);    }};int main(){    Test t1(1);    Test t2(3);    Test t3(3);    LinkList list;    list.insert(t1);    list.insert(t2);    list.insert(t3);    cout << list.find(t2) << endl;    return 0;}
我们来看看编译输出结果
那么我们在 main.cpp 测试代码中将 t1, t2, t3 对象插入到 list 中，然后查找 t2 是否存在，那么它肯定是存在的，因此会输出 1。那么我们来分析下顺序表和单链表的时间复杂度的对比，如下
我们看到顺序表只有三个 O(n) ，而单链表几乎是全部是 O(n)。从时间复杂度上来看，似乎顺序表更占优势，那么我们在平时的开发中，为什么经常见到的是单链表而不是顺序表呢？在实际的工程开发中，时间复杂度只是一个参考指标，对于内置基础类型，顺序表和单链表的效率不相上下，而对于自定义类型来说，顺序表在效率上低于单链表。在插入和删除操作中，顺序表涉及大量数据对象的复制操作，而单链表只涉及指针操作，效率与数据对象无关。对于数据访问，顺序表是随机访问，可直接定位数据对象；而对于单链表来说是顺序访问，必须从头访问数据对象，无法直接定位。
一般在工程开发中，顺序表主要用于：数据元素类型相对简单，不涉及深拷贝；数据元素相对稳定，访问操作远多于插入和删除操作。单链表主要用于：数据元素的类型相对复杂，复制操作相对耗时；数据元素不稳定，需要经常插入和删除，访问操作较少的情况。通过今天的学习，总结如下：1、线性表中元素的查找依赖于相等比较操作符（==）；2、顺序表适用于访问需求量较大的场合（随机访问）；3、单链表适用于数据元素频繁插入删除的场合（顺序访问）；4、当数据类型相对简单时，顺序表和单链表的效率不相上下。