说到数据结构呢,对于一个Coder来说还是蛮重要的啦,每次看数据结构的东西都有新的收获,这两天在回顾数据结构的知识。当然啦,虽然数据结构有些是理论的东西,如果好好的理解数据结构的东西还是少不了的代码的支撑的。数据结构简单的来说吧,可以分为两大类,一个是数据的“物理存储结构”,另一种是数据的“逻辑存储结构”。数据的“物理存储结构”又可分为顺序的和链式的(下面将会结合着代码打印内存地址的形式来观察物理存储结构)。 逻辑存储结构又可分为集合,线性, 树,图这些东西。
数据结构说白了就是如何利用上面的那些东西来储存我们的数据,目的是方便我们对数据的管理和使用,至于选择何种数据结构来存储我们的数据,这要根据具体情况具体分析。本篇还是比较实用的,干货还是比较多的。由于博主本人水平有限,欢迎批评指正,共同进步。
好啦,废话少说,切入今天的正题。本篇博客的主题是介绍顺序存储结构下的线性表,然后又给出啦顺序物理存储结构下的栈和队列,当然是对线性表的应用了。基础代码的编写是用C语言写的,最后给出了OC中的栈和队列的实现方式。好啦,这次真的不说废话了,代码走起。
1.本篇博文代码的运行环境
操作系统 Mac OS X 10.9.4 编译器:Xcode6.1
2.定义顺序线性表的宏定义和类型重定义如下,MAXSIZE为线性表的最大容量, SUCCESS为成功后的返回代码,ERROR为失败后的返回代码
1 // main.m
2 // DataStructList
3 //
4 // Created by 李泽鲁 on 14-11-4.
5 // Copyright (c) 2014年 Mrli. All rights reserved.
6 //
7
8 #import <Foundation/Foundation.h>
9 #define MAXSIZE 10 //线性表顺序存储结构的最大容量
10 /*
11 *定义状态代码
12 */
13 #define SUCCESS 1
14 #define ERROR 0
15
16 typedef int Status; //状态代码的类型
17 typedef int ElemType; //顺序线性表中存储的元素类型
3.定义顺序线性表的存储结构,当然啦,既然物理上是顺序的(内存地址连续的),所以我们就用一维数组来储存线性表中的元素。length为数据元素的个数
1 //顺序存储结构定义
2 typedef struct {
3 ElemType data[MAXSIZE]; //用数组来表示顺序线性表
4 int length;
5 } SqList;
4.线性表的初始化,为我的的线性表分配存储内存(用malloc分配内存),并初始化length为0。返回值为分配内存的首地址,也就是线性表的指针,代码如下:
1 /*
2 *线性表的初始化,分配内存,并初始化元素的个数
3 */
4 SqList* initSqlist()
5 {
6 SqList *myList = (SqList *) malloc(sizeof(SqList));
7 myList->length = 0;
8 return myList;
9 }
5.接下来我们就要写如何往线性表中增加元素了
(1),以栈的形式来往我们的顺序线性表中增加元素,也就是每次往线性表中的末尾添加元素。在前面的iOS部分的博客中的UINavigationController中提到了栈的概念,下面的代码就是入栈的过程。用大白话说,就是往线性表的末尾添加元素。在添加之前呢,要判断该线性表是否有额外的空间来容纳我们要入栈的元素。代码如下:
1 /*
2 *增加元素(以栈的形式添加元素,往线性表的尾部添加元素)--(入栈)
3 */
4 Status pushElement(ElemType element, SqList *list)
5 {
6 int length = list->length;
7 //判断线性表的合法性
8 if (length < 0 || length >= MAXSIZE)
9 {
10 return ERROR;
11 }
12
13 //length合法,往尾部添加元素
14 list->data[length] = element;
15 list->length ++;
16
17 return SUCCESS;
18 }
(2)、上面的是入栈,也就是从尾部添加元素,接下啦就是如何往任意的合法位置插入元素。顺序线性表插入元素的思想是从后往前为我们的要插入的位置腾空,腾出空来,我们就插入元素,然后length加一,代码如下:
1 //顺序线性表插入元素
2 Status insertElementWithLocation(ElemType elment, SqList *list, int location)
3 {
4 int length = list->length;
5 //判断线性表的合法性
6 if (length < 0 || length >= MAXSIZE)
7 {
8 return ERROR;
9 }
10
11 //判断位置的合法性
12 if (location < 0 || location > length)
13 {
14 return ERROR;
15 }
16
17 //插入元素
18 for(int i = length; i >= 0; i --)
19 {
20 //元素从后往前移动,给插入的位置腾出空
21 if (i >= location)
22 {
23 list->data[i] = list->data[i-1];
24 }
25 else
26 {
27 //腾出位置以后结束循环
28 break;
29 }
30 }
31
32 //往插入的位置赋新的值
33 list->data[location] = elment;
34 list->length ++;
35
36 return SUCCESS;
37 }
(3)、接下来就是队列出场的时候啦,队列增加元素是从头插入的,所以我们只需调用上面的插入函数就可以实现入队列的功能,代码如下:
1 //按队列的形式增加元素(入队列)
2 Status intoQueueWithElement(ElemType element, SqList *list)
3 {
4 //调用插入语句,往顺序线性表中的头部添加元素,也就是如对列的围脖
5 Status error = insertElementWithLocation(element, list, 0);
6
7 if (error == ERROR) {
8 return ERROR;
9 }
10 return SUCCESS;
11 }
6、上面的部分是增加元素,下面就开始我们的删除元素的部分
(1)、还是按照上面的思路来,看一下顺序存储结构下的线性表的栈是如何删除元素的。当然啦,这个很简单啦,也就是出栈的过程,从线性表的末尾移除元素即可,同时length减一,代码如下:
1 /**
2 *以栈的形式来删除元素--(出栈),*element用于接收pop出的值
3 */
4 Status popElement(ElemType *element,SqList *list)
5 {
6 int length = list->length;
7 //判断线性表的合法性
8 if (length < 0 || length >= MAXSIZE)
9 {
10 return ERROR;
11 }
12
13
14 *element = list->data[length - 1];
15 list->length --;
16
17 return SUCCESS;
18
19 }
(2)、给出位置删除元素的代码如下,这个正好和给出位置增加元素相反,这个是从删除的位置依次覆盖,然后length减一即可,代码如下
1 //删除指定位置的元素
2 Status deleteElementWithLocation(ElemType *element, SqList *list, int location)
3 {
4 int length = list->length;
5 //判断线性表的合法性
6 if (length < 0 || length >= MAXSIZE)
7 {
8 return ERROR;
9 }
10
11 //判断位置的合法性
12 if (location < 0 || location >= length)
13 {
14 return ERROR;
15 }
16
17 //取出要删除的元素
18 *element = list->data[location];
19
20 //覆盖掉要删除的元素
21 for (int i = location; i < length-1; i ++) {
22 list->data[i] = list->data[i+1];
23 }
24 list->length --;
25
26
27 return SUCCESS;
28 }
(3)出队列的过程和出栈的过程是一样的,都是从线性表的最后删除元素,代码如下:
1 //出队列,和出栈一样,都是取出最后一个元素
2 Status outQueueWithList(ElemType *element, SqList *list)
3 {
4
5 Status error = popElement(element, list);
6 if (error == ERROR) {
7 return ERROR;
8 }
9 return SUCCESS;
10 }
7、遍历我们的顺序线性表,代码如下:
1 /*
2 *遍历顺序线性表
3 */
4 Status displayList(SqList *list)
5 {
6 int length = list->length;
7 //判断线性表的合法性
8 if (length < 0 || length >= MAXSIZE)
9 {
10 return ERROR;
11 }
12
13 NSLog(@"********************************");
14 for (int i = 0; i < list->length ; i ++) {
15 NSLog(@"数值 = %d,内存地址 = %p", list->data[i], &list->data[i]);
16 }
17 NSLog(@"********************************\n\n");
18
19 return SUCCESS;
20 }
8、基本代码编写完毕,下面就该我们做测试啦
(1),首先在main函数中进行线性表的初始化,然后push进5个数字,并输出。由输出结果可以看出,在内存中的地址是连续的,并且是从线性表的末尾添加的元素代码如下:
1 //初始化顺序线性表
2 SqList *list = initSqlist();
3
4 NSLog(@"把1-5按顺序入栈");
5 //往顺序线性表中以栈的存储方式存入值,入栈
6 for (int i = 1; i < 6; i ++) {
7 pushElement(i, list);
8 }
9 //遍历线性表
10 displayList(list);
运行结果如下:
(2)、测试往任意的位置插入值(为了整齐,后来运行的时候把10,给改成了8),代码如下,内存地址当然也是连续的啦
1 //往第0个位置插入数值10;
2 NSLog(@"往第0个位置插入数值10");
3 insertElementWithLocation(8, list, 0);
4 displayList(list);
运行结果如下:
(3)、出栈的测试代码如下
1 //出栈
2 ElemType element; //用于接收pop出的值
3 popElement(&element, list);
4 NSLog(@"出栈后的值为:%d, 值的地址为:%p", element, &element);
5 displayList(list);
运行结果如下:
(4)、入队列的测试代码如下:
//入队列
NSLog(@"把9入队列");
intoQueueWithElement(9, list);
displayList(list);
运行结果如下:
(5)、出队列的测试代码如下:(下面NSlog打印的时候有的小错误,把出栈应该换成出队列,因为是截得图,所以就不改了,在这声明一下的啦)。
1 //出队列
2 ElemType lastElement;
3 outQueueWithList(&lastElement, list);
4 NSLog(@"出栈后的值为:%d, 值的地址为:%p", lastElement, &lastElement);
5 displayList(list);
运行结果如下:
(6)、删除指定位置的元素,测试代码如下:
1 //删除指定位置上的数据
2 NSLog(@"删除下标为三的元素");
3 ElemType deleteElement;
4 deleteElementWithLocation(&deleteElement, list, 3);
5 NSLog(@"被删除的值为:%d, 内存地址:%p", deleteElement, &deleteElement);
6 displayList(list);
运行结果如下:
上面呢就是用C语言描述的顺序存储结构下的线性表了,其中也给出了队列和栈的操作。那么在OC中如何使用栈和队列的结构呢?其实蛮简单的,用NSMutableArray就完全可以实现上述的操作,因为苹果已经给我们封装好啦,直接用就可以了。不过原理性的东西还是要明白的。有关NSMutableArray的东西,请参考前面有关OC部分的博客:Objective-C中的集合类 ,栈和队列的使用请参考iOS部分的iOS开发之画图板(贝塞尔曲线),今天的博客就先到这,欢迎批评指正。