首先,我们大概先了解下什么是线性表。
线性表:零个或多个数据元素的有限数列。
数据元素 1 对 1的关系,这种关系是位置关系。
线性表元素个数n(n>=0)定义为线性表的长度,当n=0时,称为空表。
然后我们了解一下数据类型和抽象数据类型
一.数据类型
先看看为什么会有不同的数据类型呢?很简单,很多东西不能一概而论,而是需要更精确的划分。计算机计算1+1并不需要多么大的空间,但是计算10000000000+1000000000就得需要有个比较大的空间来放。还有有时候会计算小数,小数的位数不一样,需要的空间也就不一样。数字1和字母a也需要区分啊,于是开发者就想出了“数据类型”这一招,用来描述不同的数据的集合。
我记得最早接触的数据类型就是int了。当初一个int a;就把我看得神魂颠倒,不知所以。像这种类型,就是一个基本的数据类型。以前总以为数据类型就是一个描述数据到底是什么玩意儿的东东,现在再去看,倒是有点儿浅了。数据类型学术点呢,是一个值的集合和定义在这个值集合的一组操作的总称。一种数据类型也可以看成是一种已经实现了的“数据结构”。
按“值”是否可分解,将其分为两类:
1.原子类型: 其值不可分解,通常由语言直接提供,像C++中的int,float,double等等。
2.结构类型: 其值可以分解为若干部分(分量),是程序员自定义的,比如结构体,类等等。
ps:对于什么是“原子”,经常会看到什么“原子操作”,“原子类型”,一般就是指不可再分的。
二.抽象的数据类型
抽象数据类型(abstract data type,ADT)只是一个数学模型以及定义在模型上的一组操作。通常是对数据的抽象,定义了数据的取值范围以及对数据操作的集合。
其实,数据类型和抽象数据类型可以看成一种概念。比如,各种计算机都拥有的整数类型就是一个抽象数据类型,尽管实现方法不同,但他们的数学特性相同。
抽象数据类型的特征是实现与操作分离,从而实现封装。
看到有人举出了“超级玛丽”例子,觉得写得很不错,如下:
就像“超级玛丽”这个经典的任天堂游戏,里面的游戏主角是马里奥,我们给他定义了基本操作,前进、后退、跳、打子弹等。这就是一个抽象数据类型,定义了一个数据对象、对象中各元素之间的关系及对数据元素的操作。至于,到底是哪些操作,这只能由设计者根据实际需要来定。像马里奥可能开始只能走和跳,后来发现应该增加一种打子弹的操作,再后来又有了按住打子弹键后前进就有跑的操作。这都是根据实际情况来定的。
事实上,抽象数据类型体现了程序设计中问题分解和信息隐藏的特征。它把问题分解为多个规模较小且容易处理的问题,然后把每个功能模块的实现为一个独立单元,通过一次或多次调用来实现整个问题。
最后进重点,线性表的顺序存储结构
1:定义
线性表的顺序存储结构,指的是用一段地址连续的存储单元依次存储线性表的数据元素。
2:顺序存储属性
我觉得,举一个比较恰当的列子就是强语法语言中的数组。一个萝卜一个坑,每个元素都有自己固定的位置。
(1):存储空间的起始位置
(2):线性表的最大存储容量
(3):线性表的当前长度
3:地址计算方法
这里需要注意一下,线性表是从1开始的。
我们的下标是从0开始的。
下边我们写一个线性表顺醋存储结构的小例子:我这里使用的是C#。
文末有实例,可下载。
首先定义一个线性表顺序存储结构的接口类:ILineTotal.cs
/// <summary> /// 泛型接口 /// </summary> /// <typeparam name="T">数据类型</typeparam> interface ILineTotal<T> { /// <summary> /// 是否为空 /// </summary> /// <returns></returns> bool IsEmptyTableLine(); /// <summary> /// 根据下标获取数据 /// </summary> T GetTableData(int index); /// <summary> /// 在中间插入数据 /// </summary> bool InsertTableData(T data, int Index); /// <summary> /// 是否是最大长度 /// </summary> /// <returns>true/false</returns> bool IsMaxSize(); /// <summary> /// 在末尾插入数据 /// </summary> /// <param name="data"></param> /// <returns></returns> bool InsertTableEndData(T data); /// <summary> /// /// </summary> /// <param name="index"></param> /// <returns></returns> bool DeleteTableData(int index); /// <summary> /// 清空表 /// </summary> /// <returns></returns> bool ClearTableData(); /// <summary> /// 翻转数组 /// </summary> /// <returns></returns> bool FlipTableLine(); /// <summary> /// 返回元素索引,如果这个元素在线性表中 /// </summary> /// <param name="item"></param> /// <returns></returns> int ReturnDataIndex(T item); }
线性表顺序存储结构类:tableLine.cs
/// <summary> /// 线性表顺序存储结构类(泛型类) /// </summary> class tableLine<T> :ILineTotal<T> { /// <summary> /// 定义一个数组 /// </summary> public T[] TArray = null; /// <summary> /// 数组最大下标 /// </summary> public int MaxSize = 0; /// <summary> /// 最后一个数据索引 /// </summary> public int lastDataIndex = 0; /// <summary> /// 构造函数 /// </summary> /// <param name="lenght">线性表长度</param> public tableLine(int length) { MaxSize = length - 1; // 定义一个线性表 TArray = new T[length]; } /// <summary> /// 是否为空的线性表 /// </summary> /// <returns></returns> public bool IsEmptyTableLine() { try { if (TArray.GetLength(0) > 0) { return false; } else { return true; } } catch (Exception) { Console.WriteLine("IsEmptyTableLine出错"); return false; } } /// <summary> /// 根据下标获取数据 /// </summary> public T GetTableData(int index) { T data = TArray[index]; return data; } /// <summary> /// 在中间插入数据 /// 一个萝卜一个坑,有人插队,其余数据下标后移 /// </summary> /// <param name="data">要插入的数据</param> /// <param name="Index">插入的下标</param> public bool InsertTableData(T data, int Index) { try { // 如果数组超出最大长度 if (IsMaxSize()) { Console.WriteLine("数组已满"); return false; } lastDataIndex++; // 现将这个索引本身及其之后的数据向后挪一位(最大下标加一) for (int i = lastDataIndex + 1; i > Index; i--) { TArray[i] = TArray[i - 1]; } // 插入 TArray[Index] = data; return true; } catch (Exception) { Console.WriteLine("在中间插入数据出错"); return false; } } /// <summary> /// 是否是最大长度 /// </summary> /// <returns></returns> public bool IsMaxSize() { if (lastDataIndex >= MaxSize) { return true; } else { return false; } } /// <summary> /// 在末尾插入数据 /// </summary> public bool InsertTableEndData(T data) { try { // 如果数组超出最大长度 if (IsMaxSize()) { return false; } lastDataIndex++; TArray[lastDataIndex] = data; return true; } catch (Exception) { Console.WriteLine("在末尾插入数据出错"); return false; } } /// <summary> /// 删除指定下标数据 /// </summary> public bool DeleteTableData(int index) { // 数据长度 int dataLength = TArray.Length; if (index > dataLength - 1) { Console.WriteLine("传入下标超出了数组范围"); return false; } for (int i = index; i < lastDataIndex; i++) { TArray[i] = TArray[i + 1]; } TArray[lastDataIndex] = default(T); lastDataIndex--; return true; } /// <summary> /// 清空表 /// </summary> public bool ClearTableData() { try { if (TArray.Length <= 0) { Console.WriteLine("数据表为空"); } Array.Clear(TArray, 0, TArray.Length); return true; } catch (Exception) { Console.WriteLine("清空线性表出错"); return false; } } /// <summary> /// 翻转线性表 /// </summary> public bool FlipTableLine() { Array.Reverse(TArray); return true; } /// <summary> /// 返回元素索引,如果这个元素在线性表中 /// </summary> public int ReturnDataIndex(T item) { int index = Array.IndexOf(TArray, item); // 这里的1就是你要查找的值 return index; } }
客户端调用:Program.cs
static void Main(string[] args) { // 最后一个数据的索引 int lastDataIndex = 0; // 实例化一个线性表 tableLine<int> tableLineObj = new tableLine<int>(10); lastDataIndex = tableLineObj.TArray.Length - 3; for (int i = 0; i < tableLineObj.TArray.Length - 2; i++) { tableLineObj.TArray[i] = i + 1; Console.WriteLine(tableLineObj.TArray[i]); } // 最后一个下标赋值 tableLineObj.lastDataIndex = lastDataIndex; // 查看线性表是否为空 bool isEmpty = tableLineObj.IsEmptyTableLine(); Console.WriteLine("线性表为空:"+ isEmpty); Console.WriteLine("================================================================="); int fiveData = tableLineObj.GetTableData(4); Console.WriteLine("第五个数为:"+ fiveData); Console.WriteLine("================================================================="); bool insertRes = tableLineObj.InsertTableData(100,4); Console.WriteLine("中间插入数据:"+ insertRes); for (int i = 0; i < tableLineObj.TArray.Length; i++) { Console.WriteLine(tableLineObj.TArray[i]); }//*/ Console.WriteLine("================================================================="); bool insertEnd = tableLineObj.InsertTableEndData(50); Console.WriteLine("末尾追加插入数据:" + insertEnd); for (int i = 0; i < tableLineObj.TArray.Length; i++) { Console.WriteLine(tableLineObj.TArray[i]); } Console.WriteLine("================================================================="); bool deleteRes = tableLineObj.DeleteTableData(3); Console.WriteLine("删除指定下标数据:" + deleteRes); for (int i = 0; i < tableLineObj.TArray.Length; i++) { Console.WriteLine(tableLineObj.TArray[i]); } Console.WriteLine("================================================================="); bool flipRes = tableLineObj.FlipTableLine(); Console.WriteLine("反转线性表:" + flipRes); for (int i = 0; i < tableLineObj.TArray.Length; i++) { Console.WriteLine(tableLineObj.TArray[i]); } Console.WriteLine("================================================================="); int dataIndex = tableLineObj.ReturnDataIndex(100); Console.WriteLine("100对应的下标:" + dataIndex); Console.WriteLine("================================================================="); /*bool clearRes = tableLineObj.ClearTableData(); Console.WriteLine("清空线性表:" + clearRes); for (int i = 0; i < tableLineObj.TArray.Length; i++) { Console.WriteLine(tableLineObj.TArray[i]); } Console.WriteLine("=================================================================");//*/ Console.ReadKey(); }
大概例子就是这样。
最后说下顺序存储结构的优缺点:
**优点:
1:无须为表中元素之间的逻辑关系而增加额外的存储空间。
2:可以快速的存取表中任一位置的元素。**
缺点:
1:插入和删除操作需要移动大量元素
2:当线性表长度变化较大时,难以确定存储空间的容量
3:造成存储空间的“碎片”