线性表之顺序存储结构与链式存储结构 及 应用
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了线性表之顺序存储结构与链式存储结构 及 应用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
前言
我们常用的线性表是顺序存储结构和链式存储结构表示，是最基本、最简单、也是最常用的一种数据结构；一个线性表是由n个相同特性的数据的有限序列；比如java中的数组 ，链表；所以学习这两种结构表示是非常必要的。
线性表结构特点
- 均匀性 数据元素是不同的，对于同一线性结构的各种数据元素必定有相同的数据类型和长度
- 有序性 各数据元素在线性表中的位置只取决于它们的序号，数据元素之前的相对位置是线性的，即存在唯一的“第一个“和“最后一个”的数据元素，除了第一个和最后一个外，其它元素前面均只有一个数据元素(直接前驱)和后面均只有一个数据元素（直接后继）。
顺序存储结构
定义
用一组地址连续的存储单元依次存储线性表的结构，它以“物理位置相邻”来表示线性表中数据元素间的逻辑关系，可随机存取表中任一元素。
- a1是a2的前驱，ai+1是ai的后继，a1没有前驱，an没有后继，n为线性表的长度，若n==0时，则线性表为空，这个长度n也就是我们平常size的概念，每个线性表，一定会有size的概念‘
- 这里还有个注意点，比如arraylist中实现，不要只局限于基本数据类型，可以存object类型的 ，这下面的
class ArrayList{
Student[40];
int size;
}
比如上图的结构也是顺序结构
插入与删除
插入某个元素，一定是会 将后面数据进行移动 复制， 就像 arraylist中 下面进行插入
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
删除某个元素，也是需要 将后面元素进行复制
优缺点
优点：
尾插效率高，支持随机访问。
缺点：
中间插入或者删除效率低。
应用：
数组
ArrayList
利用顺序结构的蛮力排序（蛮力法）
针对数据量少的排序方式 ，速度快；但数据量大了过后，时间会降低；
蛮力法（brute force method，也称为穷举法或枚举法）
是一种简单直接地解决问题的方法，
常常直接基于问题的描述，
所以，蛮力法也是最容易应用的方法。
但是，用蛮力法设计的算法时间特性往往也是最低的，
典型的指数时间算法一般都是通过蛮力搜索而得到的 。（即输入资料的数量依线性成长，所花的时间将会以指数成长）
这种算法，在数据量很少的情况下，速度是最快的；也就是我们常说的冒泡法和快速排序法；
应用：数据量足够小，比如斗牛游戏的牌面排序 ；也就是 n一般小于5的情况
冒泡排序算法
第一轮进行 只要当前点大于（或者小于）下个结点，就进行交换，就能取到一个最大（最小）的结点，这样不断循环
实现代码
for(int i=array.length-1;i>0;i--) {
boolean flag=true;
for (int j = 0; j < i; j++) {
if (array[j] > array[j + 1]) {
int temp = array[j];
array[j] = array[j + 1];
array[j + 1] = temp;
flag=false;
}
}
if(flag){
break;
}
}- 上面的代码 分为第一轮，首先 冒泡到 array.length-1
for(int i=array.length-1;i>0;i--) {- 第二轮 需要在剩余的 不断交换
for (int j = 0; j < i; j++) {- 这样的时间复杂度 的就是 n(n-1)/2 , 具体就是 n ,n-1,n-2.....1 相加
- 针对小数据量，做了个flag进行优化， 数据已经排列好时，就先退出不走后面逻辑
这里做的一个 花色和点数进行比较排序数据 利用对象进行排序
- 首先做一个 cards 需要排序的 方式 利用comparable ;
public class Cards implements Comparable{
public int pokerColors;//花色
public int cardPoints;//点数
public Cards(int pokerColors, int cardPoints) {
this.pokerColors = pokerColors;
this.cardPoints = cardPoints;
}
//提供一个方法，用来比较对象的大小
@Override
public int compareTo(@NonNull Object o) {
Cards c=(Cards)o;
if(this.cardPoints>c.cardPoints){
return 1;
}else if(this.cardPoints<c.cardPoints){
return -1;
}
if(this.pokerColors>c.pokerColors){
return 1;
}else if(this.pokerColors<c.pokerColors){
return -1;
}
return 0;
}
@Override
public String toString() {
return "Cards{" +
"pokerColors=" + pokerColors +
", cardPoints=" + cardPoints +
'}';
}
}
- 进行冒泡排序数据
for(int i=array.length-1;i>0;i--) {
boolean flag=true;
for (int j = 0; j < i; j++) {
if (array[j].compareTo(array[j+1])>0) {
Cards temp = array[j];
array[j] = array[j + 1];
array[j + 1] = temp;
flag=false;
}
}
if(flag){
break;
}
}冒泡法应用场景，在数据很多已经排序完成，则使用冒泡效率是非常高的
选择排序算法
该算法是快排的基础，理解快排，一定要理解选择排序；
第一轮进行 选择一个基准结点一般为0结点，遍历数组，一旦遇到比他小（大）进行指针下标交换，第一轮下来，就能找到最小的点的指针，然后与基准点进行交换，基准点就能找到最小的数据
具体的代码
public static void selectSort(int[] array){
for(int i=0;i<array.length-1;i++) {
int index = i;
for (int j = i+1; j < array.length; j++) {
if (array[j] < array[index]) {
index = j;
}
}
//{1,2,5,8,3,9,4,6,7};
if(index!=i) {//如果已经是最小的，就不需要交换
int temp = array[index];
array[index] = array[i];
array[i] = temp;
}
}
}针对蛮力法的应用，一般是小于5的数据可以使用，如果数据量大，不使用该种算法
链表式存储结构
线性表下定义链式存储结构
种类
- 单链表
单链表中基本单位为节点，而每个节点 分为数据域和指针域；而指针域指向的是下个节点的下标；数据域则可以代表很多东西 包括数据，还有其他属性
针对插入和删除节点的情况
这就是单向链表的删除和添加节点的过程
单链表的应用（链式奇数排序对麻将进行排序）
解决思路
创建 对应的麻将对象
public class Mahjong {
public int suit;//筒，万，索
public int rank;//点数 一 二 三
public Mahjong(int suit, int rank) {
this.suit = suit;
this.rank = rank;
}
@Override
public String toString() {
return "("+this.suit+" "+this.rank+")";
}
}需要分别按花色和大小进行排序
//先对点数进行分组
LinkedList[] rankList=new LinkedList[9];
for (int i=0;i<rankList.length;i++){
rankList[i]=new LinkedList();
}- 第一次处理按大小 分成9个点数分为九段链表
//把数据一个一个的放入到对应的组中
while(list.size()>0){
//取一个
Mahjong m=list.remove();
//放到组中
rankList[m.rank-1].add(m);
}
//把9个组合到一起
for (int i = 0; i < rankList.length; i++) {
list.addAll(rankList[i]);
}
- 第二次按花色进行拆分
//先花色数进行分组
LinkedList[] suitList=new LinkedList[3];
for (int i=0;i<suitList.length;i++){
suitList[i]=new LinkedList();
}
//把数据一个一个的放入到对应的组中
while(list.size()>0){
//取一个
Mahjong m=list.remove();
//放到组中
suitList[m.suit-1].add(m);
}
//把3个组合到一起
for (int i = 0; i < suitList.length; i++) {
list.addAll(suitList[i]);
}
先可以按花色在按点数进行分组，都是可以的，主要是按单链表顺序排序的结构
- 双链表
这里的查找删除，主要是可以借助于linkedlist的源码，也是双向链表的
/**
* 在最后添加
* @param e
*/
private void linkLast(E e) {
Node<E> newNode = new Node<E>(last, e, null);
Node<E> l = last;
last = newNode;
if (l == null) {
first = newNode;
}else {
l.next = newNode;
}
size ++;
}
/**
* �在index的位置上添加一个元素
* @param index
* @param e
*/
public void add (int index, E e) {
if(index < 0 || index >size) {
return;
}
if (index == size) {
linkLast(e);
} else {
Node<E> target = node(index);
Node<E> pre = target.prev;
Node<E> newNode = new Node<E>(pre, e, target);
// pre.next = newNode;
// pre = newNode;
//要考虑index=0时的情况
if(pre == null) {
first = newNode;
} else {
pre.next = newNode;
}
pre = newNode;
size++;
}
}
主要注意点，在添加 删除节点时，和单链表的区别 ，要考虑 前后节点都要修改
参考分析 可以看看我的linkedlist的源码分析
Java 集合深入理解 （二） ：LinkedList链表源码研究，及双向队列如何实现
- 单向循环链表
和单向循环链表就是，后指针指向前面个
- 双向循环链表
而对于双向循环链表，则 指针修改的
总结
整个线性表的两种数据结构，各有各的应用场景，各有优缺点，主要在我们java中可以使用到，我们在应用中，各个场景下实现。
以上是关于线性表之顺序存储结构与链式存储结构 及 应用的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章