Java數據結構——靜態鏈表實現
一、定義
用數組描述的鏈表，即稱為靜態鏈表。
在C語言中，靜態鏈表的表現形式即為結構體數組，結構體變量包括數據域data和游標CUR。（這里的定義來自於百度百科）
二、優點
（1）這種存儲結構，仍需要預先分配一個較大的空間，但在作為線性表的插入和刪除操作時不需移動元素，僅需修改指針，故仍具有鏈式存儲結構的主要優點。
（2）假如有如上的靜態鏈表S中存儲這線性表（a，b，c，d，f，g，h，i），Maxsize=11，如圖所示，要在第四個元素后插入元素e，方法是：先在當前表尾加入一個元素e，即：S[9].data = e;然后修改第四個元素的游標域，將e插入到鏈表中，即：S[9].cursor = S[4].cursor; S[4].cursor = 9;，接着，若要刪除第7個元素h，則先順着游標鏈通過計數找到第7個元素存儲位置6，刪除的具體做法是令S[6].cursor = S[7].cursor。
三、原理圖
例如一組數據如下：
（ZHAO,QIAN,SUN,LI,ZHOU,WU,ZHENG,WANG）
1 /** 2 * 靜態鏈表的長度 3 * @return 4 */ 5 public int length(){ 6 return size-1; 7 }
因為有個空表頭，所以長度為size-1;
1 /** 2 * 靜態鏈表的初始化 3 */ 4 public StaticLinkList(){ 5 linkList = new Element[DEFAULT_SIZE]; 6 for (int i = 0; i < linkList.length; i++) { 7 linkList[i] = new Element(); 8 linkList[i].data = -1; 9 linkList[i].cur = i+1; 10 } 11 //當前空閑節點從1開始，因為第0個節點設置成了頭結點，設置為空，不 12 //存儲數據 13 currentFree = 1; 14 }
這里是不指定鏈表大小的鏈表初始化，默認長度為DEFAULT_SIZE，第8行為鏈表數據初始化，第9行初始化游標cur。
1 /** 2 * 給鏈表添加數據，每當鏈表滿了就給鏈表添加額外的空間 3 * @param data 4 */ 5 public void add(int data){ 6 if(size<linkList.length){ 7 linkList[currentFree].data = data; 8 currentFree = linkList[currentFree].cur; 9 size++; 10 }else{//鏈表已滿，給鏈表添加空間 11 addLinkSpace(); 12 linkList[currentFree].data = data; 13 currentFree = linkList[currentFree].cur; 14 size++; 15 } 16 }
這個函數是給靜態鏈表添加數據，第6行判斷鏈表是否已滿，currentFree是指向當前空閑位置，第7行是將要添加的數據添加到空閑位置上，第8行currentFree指向下一個空閑位置，第9行鏈表實際長度加1，第11行，如果鏈表已滿，則給鏈表添加空間（addLinkSpace()）。
1 /** 2 * 得到索引指定的數據 3 * @param index 4 * @return 5 */ 6 public int get(int index){ 7 if(index>size-1&&index<0) 8 throw new IndexOutOfBoundsException("數組越界，索引不合法"); 9 else{ 10 //這里index+1也是因為多了一個空的頭節點 11 return linkList[index+1].data; 12 } 13 }
第11行index+1是因為鏈表的第一位為空，不取到第一位。
1 /** 2 * 刪除指定位置的節點 3 * @param index 4 */ 5 public void delete(int index){ 6 7 index = index+1; 8 if(index<1||index>=size){ 9 System.out.println("超出鏈表長度"); 10 }else if(index == size-1){ 11 size--; 12 linkList = (Element[]) getTrueIndex(linkList,size); 13 }else{ 14 int i = 0; 15 while(index!=linkList[i].cur){ 16 i++; 17 } 18 int j = 0; 19 while(currentFree!=linkList[j].cur){ 20 j++; 21 } 22 linkList[i].cur = linkList[index].cur; 23 linkList[j].cur = index; 24 linkList[index].cur = currentFree; 25 currentFree = index; 26 size--; 27 linkList = (Element[]) getTrueIndex(linkList,size); 28 } 29 }
第7行也是因為鏈表頭結點為空。第10行是指，如果刪除鏈表的最后一位，則執行下面的操作。第12行是將鏈表按照邏輯順序重新排列，是為了顯示。第14-17行是為了找到指向index的游標，如果沒有12行，則指向index的游標不一定是index-1,因為物理位置連續的，邏輯位置不一定連續。18-21行是為了找到指向當前空閑位置的游標，理由同上。22行是將原指向index的游標指向原index的游標指向的位置，23行是將原指向當前空閑位置的游標指向index，表明index為空閑，24行是將index的游標指向原當前空閑位置，25行是將當前空閑位置指向index。其他的都是差不多的，還有幾個函數就不一一介紹了。
四、完整代碼示例
4.1 StaticLinkList.java
package com.yds.list; /** * 因為靜態鏈表實質上是一維數組的存儲方式，所以它在物理位置上的存儲 * 是順序的，但它是用游標來指向下一個數據的，所以根據它的下標來獲取數據 * 和按照游標的指向來獲取數據是不同的，這里設置該鏈表的頭結點為空 * @author Administrator * */ public class StaticLinkList { private Element[] linkList = null; // private Element[] linkList1 = null; private int DEFAULT_SIZE = 4;//默認存儲大小 private int currentFree = 0;//指向當前空閑位置 private int size = 1; class Element{ int data; int cur; } /** * 靜態鏈表的長度 * @return */ public int length(){ return size-1; } /** * 靜態鏈表的初始化 */ public StaticLinkList(){ linkList = new Element[DEFAULT_SIZE]; for (int i = 0; i < linkList.length; i++) { linkList[i] = new Element(); linkList[i].data = -1; linkList[i].cur = i+1; } //當前空閑節點從1開始，因為第0個節點設置成了頭結點，設置為空，不 //存儲數據 currentFree = 1; } /** * 給鏈表添加數據，每當鏈表滿了就給鏈表添加額外的空間 * @param data */ public void add(int data){ if(size<linkList.length){ linkList[currentFree].data = data; currentFree = linkList[currentFree].cur; size++; }else{//鏈表已滿，給鏈表添加空間 addLinkSpace(); linkList[currentFree].data = data; currentFree = linkList[currentFree].cur; size++; } } /** * 得到索引指定的數據 * @param index * @return */ public int get(int index){ if(index>size-1&&index<0) throw new IndexOutOfBoundsException("數組越界，索引不合法"); else{ //這里index+1也是因為多了一個空的頭節點 return linkList[index+1].data; } } /** * 刪除指定位置的節點 * @param index */ public void delete(int index){ index = index+1; if(index<1||index>=size){ System.out.println("超出鏈表長度"); }else if(index == size-1){ size--; linkList = (Element[]) getTrueIndex(linkList,size); }else{ int i = 0; while(index!=linkList[i].cur){ i++; } int j = 0; while(currentFree!=linkList[j].cur){ j++; } linkList[i].cur = linkList[index].cur; linkList[j].cur = index; linkList[index].cur = currentFree; currentFree = index; size--; linkList = (Element[]) getTrueIndex(linkList,size); } } /** * 增加鏈表空間 */ public void addLinkSpace(){ DEFAULT_SIZE+=8; Element[] link = linkList; linkList = new Element[DEFAULT_SIZE]; System.arraycopy(link, 0, linkList, 0, link.length); for (int i = link.length; i < DEFAULT_SIZE; i++) { linkList[i] = new Element(); linkList[i].data = -1; linkList[i].cur = i+1; } currentFree = link.length; } /** * 根據指定的位置插入數據 * @param index * @param data */ public void insert(int index,int data){ //這里加1的原因是因為鏈表的第0位為空節點，這里設置的頭節點為空 index = index + 1; if(size<linkList.length){ if(index>size&&index<0) System.out.println("數組越界，超出數組長度"); else if(index == size){ linkList[currentFree].data = data; currentFree = linkList[currentFree].cur; size++; }else{ /******未按邏輯順序排序而插入數據的寫法，因為未排序，則當前索引的上個節點的索引不一定是當前索引減1****/ int i = 0; while(index!=linkList[i].cur){ i++; } int j = 0; while(currentFree!=linkList[j].cur){ j++; } linkList[i].cur = currentFree; linkList[j].cur = linkList[currentFree].cur; linkList[currentFree].data = data; linkList[currentFree].cur = index; currentFree = linkList[j].cur; size++; //每次插入后將鏈表按邏輯順序重新排序，是為了方便輸出查看。 linkList = (Element[]) getTrueIndex(linkList,size); } }else{ addLinkSpace(); insert(index, data); } } /** * 按照邏輯順序重新排列 * @param link * @return */ public Object getTrueIndex(Element[] link,int size){ Element[] linkList1 = new Element[linkList.length]; int k =0; for (int i = 0; i < linkList.length; i++) { linkList1[i] = new Element(); linkList1[i].data = link[k].data; k = link[k].cur; linkList1[i].cur = i+1; } //插入時，currentFree肯定是最后一個了，但刪除后，currentFree就不一定是最后一位了 currentFree = size; return linkList1; } }
4.2 JavaMain.java
package com.yds.list; public class JavaMain { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub StaticLinkList listA = new StaticLinkList(); int la[]={ 2,3,5,8,9,6,7 }; for (int i = 0; i < la.length; i++) { listA.add(la[i]); } listA.delete(6); listA.delete(0); listA.insert(3, 88); listA.insert(3, 78); for (int i = 0; i < listA.length(); i++) { System.out.println(listA.get(i)); } } }
五、結果截圖
