#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
struct ListNode* next;
struct ListNode* prev;
LTDataType data;
}LTNode;
LTNode* ListInit();
void ListPrint(LTNode* phead);
void ListPushBack(LTNode* phead, LTDataType x);
void ListPushFront(LTNode* phead, LTDataType x);
void ListPopBack(LTNode* phead);
void ListPopFront(LTNode* phead);
bool ListEmpty(LTNode* phead);
size_t ListSize(LTNode* phead);
LTNode* ListFind(LTNode* phead, LTDataType x);
//在pos之前插入
void ListInsert(LTNode* pos, LTDataType x);
//删除pos位置
void ListErase(LTNode* pos);
void ListDestory(LTNode* phead);
LTNode* BuyListNode(LTDataType x)
{
LTNode* node = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
if (node == NULL)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
node->next = NULL;
node->prev = NULL;
}
LTNode* ListInit()
{
LTNode* guard = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
if (guard == NULL)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
guard->next = guard;
guard->prev = guard;
return guard;
}
void ListPrint(LTNode* phead)
{
assert(phead);
printf("guard<=>");
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
printf("%d<=>", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("\n");
}
//可以传二级 内部置空头结点
//建议:也可以考虑使用一级指针 让调用ListDestory的人将其置空 保持接口的一致性
void ListDestory(LTNode* phead)
{
assert(phead);
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
LTNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
free(phead);
//phead = NULL;
}
void ListPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* newnode = BuyListNode(x);
LTNode* tail = phead->prev;
tail->next = newnode;
newnode->prev = tail;
newnode->next = phead;
phead->prev = newnode;
}
void ListPopBack(LTNode* phead)
{
assert(phead);
//链表为空返回true 取反为假就报错
assert(!ListEmpty(phead));
//删掉最后一个结点 哨兵位变成自己指向自己 代码依然成立
LTNode* tail = phead->prev;
LTNode* prev = tail->prev;
prev->next = phead;
phead->prev = prev;
free(tail);
tail = NULL;
}
void ListPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
//先链接newnode和phead->next结点之间的关系
/*LTNode* newnode = BuyListNode(x);
newnode->next = phead->next;
phead->next->prev = newnode;
phead->next = newnode;
newnode->prev = phead;*/
//不关心先后顺序
LTNode* newnode = BuyListNode(x);
LTNode* first = phead->next;
phead->next = newnode;
newnode->prev = phead;
newnode->next = first;
first->prev = newnode;
}
void ListPopFront(LTNode* phead)
{
assert(phead);
//链表为空返回true 取反为假就报错
assert(!ListEmpty(phead));
//删到剩最后一个结点时 first指向最后一个结点 second指向哨兵位结点 删到最后哨兵位自己指向自己 代码依然成立
LTNode* first = phead->next;
LTNode* second = first->next;
phead->next = second;
second->prev = phead;
free(first);
first = NULL;
}
//双向链表的查找可以替代其修改函数
LTNode* ListFind(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
//在pos之前插入
void ListInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
assert(pos);
LTNode* prev = pos->prev;
LTNode* newnode = BuyListNode(x);
//prev newnode pos
prev->next = newnode;
newnode->prev = prev;
newnode->next = pos;
pos->prev = newnode;
}
//ListInsert(phead,x)代替尾插
//ListInsert(phead->next,x)代替头插
//删除pos位置
void ListErase(LTNode* pos)
{
assert(pos);
LTNode* prev = pos->prev;
LTNode* next = pos->next;
prev->next = next;
next->prev = prev;
free(pos);
//pos = NULL;置空并不起作用
}
//ListErase(phead->prev)代替尾删
//ListErase(phead->next)代替头删
bool ListEmpty(LTNode* phead)
{
assert(phead);
return phead->next == phead;
}
size_t ListSize(LTNode* phead)
{
assert(phead);
size_t n = 0;
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
++n;
cur = cur->next;
}
return n;
}
不同点 | 顺序表 | 链表 |
---|---|---|
存储空间上 | 物理上一定连续 | 逻辑上连续但是物理上不一定连续 |
随机访问 | 支持O(1) | 不支持O(N) |
任意位置插入或者删除元素 | 可能需要搬移元素,效率低O(N) | 只需修改指针指向 |
插入 | 动态顺序表,空间不够时需要扩容 | 没有容量的概念 |
应用场景 | 元素高效存储+频繁访问 | 任意位置插入和删除频繁 |
缓存利用率 | 高 | 低 |
备注:缓存利用率参考存储体系结构以及局部原理性
顺序表的优点: 1.尾插尾删的效率很高 2.可以用下标随机访问 3.相比链表结构 CPU高速缓存命中率更高 顺序表的缺点: 1.头部和中部插入效率低——O(N) 2.扩容时的性能消耗+扩容时的空间浪费 链表的优点: 1.任意位置插入删除效率很高——O(1) 2.按需申请释放 链表的缺点: 1.不支持随机访问 注:三级缓存被称为CPU周围的禁卫军 CPU执行指令不会直接访问内存 1.先看数据在不在三级缓存,在(命中),直接访问 2.不在(不命中),先加载到缓存,再访问 注:加载到缓存时,会将需要加载的位置开始的一段都加载进缓存,(加载多少取决于硬件) 由于顺序表的数据彼此之间的地址紧密联系 所以加载到高速缓存时命中率高 但链表不然 更可能会导致缓存污染