线性表
线性表是零个或多个数据元素的有限序列。
线性表的定义
线性表,从名字上你就能感觉到,是具有像线一样的性质的表。线性表(List):零个或多个数据元素的有限序列。
这里需要强调几个关键的地方。
- 首先它是一个序列。也就是说,元素之间是有顺序的,若元素存在多个,则第一个元素无前驱,最后一个元素无后继,其他每个元素都有且只有一个前驱和后继。
- 然后,线性表强调是有限的,元素个数当然也是有限的。事实上,在计算机中处理的对象都是有限的,那种无限的数列,只存在于数学的概念中。
如果用数学语言来进行定义。可如下: 若将线性表记为(a1,…,ai-1,ai,ai+1,…,an),则表中ai-1领先于ai,ai+1领先于ai,称ai-1是ai的直接前驱元素,ai+1是ai的直接后继元素。当i=1,2,…,n-1时,ai有且仅有一个直接后继,当i=2,3,…,n时,ai有且仅有一个直接前驱。
所以线性表元素的个数n(n≥0)定义为线性表的长度,当n=0时,称为空表。
在非空表中的每个数据元素都有一个确定的位置,如a1是第一个数据元素,an是最后一个数据元素,ai是第i个数据元素,称i为数据元素ai在线性表中的位序。
线性表例子
我现在说一些数据集,大家来判断一下是否是线性表。
先来一个大家最感兴趣的,一年里的星座列表,是不是线性表呢? 当然是,星座通常都是用白羊座打头,双鱼座收尾,当中的星座都有前驱和后继,而且一共也只有十二个,所以它完全符合线性表的定义。
公司的组织架构,总经理管理几个总监,每个总监管理几个经理,每个经理都有各自的下属和员工。这样的组织架构是不是线性关系呢?
不是,为什么不是呢?哦,因为每一个元素,都有不只一个后继,所以它不是线性表。那种让一个总经理只管一个总监,一个总监只管一个经理,一个经理只管一个员工的公司,俗称皮包公司,岗位设置等于就是在忽悠外人。
班级同学的点名册,是不是线性表?是,这和刚才的友谊关系是完全不同了,因为它是有限序列,也满足类型相同的特点。这个点名册中,每一个元素除学生的学号外,还可以有同学的姓名、性别、出生年月什么的,这其实就是我们之前讲的数据项。在较复杂的线性表中,一个数据元素可以由若干个数据项组成。
一群同学排队买演唱会门票,每人限购一张,此时排队的人群是不是线性表?是,对的。此时来了三个同学要插当中一个同学A的队,说同学A之前拿着的三个书包就是用来占位的,书包也算是在排队。如果你是后面早已来排队的同学,你们愿不愿意?肯定不愿意,书包怎么能算排队的人呢,如果这也算,我浑身上下的衣服裤子都在排队了。于是不让这三个人进来。
这里用线性表的定义来说,是什么理由?嗯,因为要相同类型的数据,书包根本不算是人,当然排队无效,三个人想不劳而获,自然遭到大家的谴责。看来大家的线性表学得都不错。
线性表的抽象数据类型
线性表的抽象数据类型定义如下:
ADT 线性表(List)
Data
线性表的数据对象集合为{a1, a2, ......, an},每个元素的类型均为DataType。
其中,除第一个元素a1外,每一个元素有且只有一个直接前驱元素,
除了最后一个元素an外,每一个元素有且只有一个直接后继元素。
数据元素之间的关系是一对一的关系。
Operation
InitList(*L): 初始化操作,建立一个空的线性表L。
ListEmpty(L): 若线性表为空,返回true,否则返回false。
ClearList(*L): 将线性表清空。
GetElem(L, i, *e): 将线性表L中的第i个位置元素值返回给e。
LocateElem(L, e): 在线性表L中查找与给定值e相等的元素,
如果查找成功,返回该元素在表中序号表示成功;
仔细分析一下这个操作,发现我们只要循环集合B中的每个元素,判断当前元素是否存在A中,若不存在,则插入到A中即可。思路应该是很容易想到的。
/* 将所有的在线性表Lb中但不在La中的数据元素插入到La中 */
void unionL(List *La, List Lb)
{
int La_len, Lb_len, i;
/* 声明与La和Lb相同的数据元素e */
ElemType e;
/* 求线性表的长度 */
La_len = ListLength(*La);
Lb_len = ListLength(Lb);
for (i = 1; i <= Lb_len; i++)
{
/* 取Lb中第i个数据元素赋给e */
GetElem(Lb, i, &e);
/* La中不存在和e相同数据元素 */
if (!LocateElem(*La, e))
/* 插入 */
ListInsert(La, ++La_len, e);
}
}
这里,我们对于union操作,用到了前面线性表基本操作ListLength、GetElem、LocateElem、ListInsert等,可见,对于复杂的个性化的操作,其实就是把基本操作组合起来实现的。
注意一个很容易混淆的地方:当你传递一个参数给函数的时候,这个参数会不会在函数内被改动决定了使用什么参数形式。如果需要被改动,则需要传递指向这个参数的指针,如果不用被改动,可以直接传递这个参数。