前言
? ?C語言具有指針能力，使得它可以非常容易地操作內存中的地址和數據，這比其他高級語言更加方便靈活。 后來的面向對象語言，如Java、C#等，雖不使用指針，但因為啟用了對象引用機制，從某種角度上也間接實現了指針的某些作用。
? ?早期的編程語言如Basic、Fortran等，不像C語言擁有指針功能，但是又希望能夠實現單鏈表，于是在數組的基礎上創建了單鏈表，稱為靜態鏈表。
? ?首先我們用數組的元素都是由兩個數據域組成，data和cur。也就是說，數組的每個下表都對應一個data和一個cur。數據域data，用來存放數據元素，也就是通常我們要處理的數據；而cur相當于單鏈表中的next指針，存放該元素后繼在數組中的下表，我們把cur叫做游標。
我們把這種用數組描述的鏈表叫靜態鏈表，這種描述方法還有起名叫做游標實現法。
1、靜態鏈表模塊介紹
1.1、基本結構
//線性表的靜態鏈表存儲結構
#define MAXSIZE 1000//假設鏈表的最大長度1000
typedef struct
{
ElemType data;
int cur;//游標(Cursor),為0時表示無指向
}Component,StaticLinkList[MAXSIZE];
為了我們方便插入數據，我們通常會把數組建立得大一些，以便有一些空閑空間可以方便插入不至于溢出。
結構體數組中，space[0]作為備用鏈表的頭指針，space[1]作為鏈表的頭指針。
另外我們對數組的第一個和最后一個元素作為特殊元素處理，不存數據。我們通常把未被使用的數組元素稱為備用鏈表。而數組第一個元素，即下標為0的元素的cur就存放備用鏈表的第一個結點的下表;而數組的最后一個元素的cur則存放第一個有數值的元素的下表，相當于單鏈表中的頭結點作用，當整個鏈表為空時，則為02。
1.2、初始化
//將一維數組space中個分量鏈成一備用鏈表
//space[0].cur為頭指針，"0"表示空指針
Status InitList(StaticLinkList space)
{
int i;
for(i = 0;i < MAXSIZE - 1;i++)
space[i].cur = i + 1;
space[MAXSIZE - 1].cur = 0;//目前靜態鏈表為空
return OK;
}
1.3、分配內存
靜態鏈表中要解決的是：如何用靜態模擬動態鏈表結構的存儲空間的分配，需要時申請，不需要時釋放。
我們前面說過，在動態鏈表中，結點的申請和釋放分別借用malloc()和free()兩個函數來實現。在靜態鏈表中，操作的是數組，不存在像動態鏈表一樣的申請和釋放問題，所以我們需要自己實現這兩個函數。
為了辨明數組中哪些分量未被使用，解決的辦法是將所有未被使用過的以及已被刪除的分量用游標鏈成一個備用的鏈表，每當進行插入時，便可從備用鏈表上取得第一個結點作為待插入的新結點。
//若備用空間鏈表為空，則返回分配的結點下表，否則返回0
int Malloc_SLL(StaticLinkList space)
{
int i = space[0].cur;//當前數組的第一個元素的Cur存的值
if(space[0].cur)
{
space[0].cur = space[i].cur;//由于要拿出一個分量來使用
//所以我們,就得把它的下一個分量用作備用
}
return i;
}
1.4、回收內存
//將下表為k的空閑結點回收到備用鏈表
void Free_SSL(StaticLinkList space,int k)
{
space[k] = space[0].cur;//把原來第一位指向的下標賦給新第一位
space[0].cur = k;//要刪除的分量賦給第一個元素cur
}
1.5、插入元素
//在L中第i個元素之前插入新的數據元素e
Status ListInsert(StaticLinkList L, int i,ElemType e)
{
int j,k,l;
k = MAX_SIZE - 1;//注意k首先是最后一個元素的下表
if(i < 1 || i > ListLength(L) + 1)
return ERROR;
j = Malloc_SSL(L);//獲得空閑分量的下標
if(j)
{
L(j).data = e;//將數據賦值給此分量的下表
for(l = 1;l <= i - 1;l++)//相當于循環鏈表，找到第i-1位
{
k = L[k].cur;
}
L[j].cur = L[k].cur;//新的第i個元素元素指向原本第i個元素
L[k].cur = j;//第i - 1個元素指向新的第i個元素
return OK;
}
return ERROR;
}
就這樣，我們實現了在數組中，實現不移動元素，卻插入了數據的操作。
1.6、刪除元素
刪除元素時，需要釋放結點的函數free()，回收內存。
//刪除在L中第i個數據元素e
Status ListDelete(StaticLinkList L,int i)
{
int j , k;
if(i < 1 || i > ListLength(L))
return ERROR;
k = MAX_SIZE - 1;
for(j = 1;j < = i - 1;j++)//相當于遍歷鏈表
{
k = L[k].cur;
}
j = L[k].cur;//把要刪除的數組下標賦值給j
Free_SLL(L,j);//調用刪除函數
return OK;
}
1.7、遍歷
//初始條件:靜態鏈表L已存在。操作結果:返回L中數據元素個數
int ListLength(StaticLinkList L)
{
int j = 0;
int i = L[MAXSIZE - 1].cur;
while(i)
{
i = L[i].cur;
j++;
}
return j;
}
2、實例
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef int ElemType;
typedef int DataType;
//---------線性表的靜態單鏈表存儲結構--------
#define MAXSIZE 100
typedef struct
{
ElemType data;
int cur;
}SLinkList[MAXSIZE];
//將下標為k的空閑結點回收到備用鏈表
void Free_SL(SLinkList space, int k)
{
space[k].cur = space[0].cur; //將備用鏈表鏈到k之后
space[0].cur = k; //將k鏈到備用鏈表頭之后
}
//分配備用鏈表的一個結點,返回下標
//若為0，則說明備用鏈表用完
int Malloc_SL(SLinkList space)
{
int i = space[0].cur;
if (space[0].cur) //判斷備用鏈表是否非空
space[0].cur = space[i].cur; //備用鏈表頭指針指向第二個空結點
return i; //返回第一個空結點
}
void SListInit(SLinkList space)
{
int i;
for (i = 0; i < MAXSIZE; i++)
space[i].cur = i + 1; //將所有結點鏈入備用鏈表
space[0].cur = space[1].cur; //備用鏈表頭指針鏈像第二個結點
space[1].cur = 0; //第一個結點作為鏈表的頭結點
}
//獲取鏈表的長度
int SListLength(SLinkList space)
{
int len = 0;
int i = space[1].cur; //用頭指針第一個結點的下標
while (i)
{
++len;
i = space[i].cur;
}
return len;
}
//在鏈表的第i個位置插入元素e
void SlistInsert(SLinkList space, int i, ElemType e)
{
if (i < 1 || i > SListLength(space) + 1) //超出范圍
return;
int k = 1, j;
for (j = 0; j <i - 1; j++) //使k指示要刪除的結點的前一個結點
k = space[k].cur;
int v = Malloc_SL(space);
if (v) //如果有空間
{
space[v].data = e;
space[v].cur = space[k].cur;
space[k].cur = v; //鏈入鏈表
}
}
//刪除第i個位置的元素
void SListDelete(SLinkList space, int i)
{
if (i < 1 || i > SListLength(space)) //超出范圍退出
return;
int k = 1, j;
for (j = 0; j <i - 1; j++) //使k指示要刪除的結點的前一個結點
k = space[k].cur;
int temp = space[k].cur;
space[k].cur = space[temp].cur;
Free_SL(space, temp);
}
void SListTraverse(SLinkList space)
{
int i = space[1].cur;
while (i)
{
printf("%d\n", space[i].data);
i = space[i].cur;
}
}
int main()
{
SLinkList space;
SListInit(space); //初始化
int i;
for (i = 1; i <= 10; i++)
SlistInsert(space, 1, i);
SListDelete(space, 10);
SListTraverse(space);
getchar();
return 0;
}
執行結果：
10
9
8
7
6
5
4
3
2
3.靜態鏈表優缺點
優點：
- 在插入和刪除操作時，只要修改游標，不需要移動元素，從而改進了在順序存儲結構中的插入和刪除操作需要移動大量元素的缺點。
缺點：
- 沒有解決連續存儲分配帶來表長難以確定的問題
- 失去了順序存儲結構隨機存儲的特性
