一般傳統(tǒng)鏈表的物理結(jié)構(gòu)，是由指針把一個一個的節(jié)點相互連接而成：

struct node
{
DataType data;
node* previous;
node* next;
}

其特點是按需分配節(jié)點，靈活動態(tài)增長。

但是此外，還有另外一種方式是使用數(shù)組實現(xiàn)鏈表，這里所有的node都在預(yù)先分配好的數(shù)組中，不使用指針，而是用數(shù)組下標來指向前一個、下一個元素：

struct node
{
DataType data;
int previous;
int next;
}

其特點是預(yù)先分配節(jié)點，并且如果需要鏈表長度隨需增加，需要reallocation ,和vector類似。

下面就我自己的一些了解，談一下其優(yōu)缺點與應(yīng)用。

數(shù)組作鏈表有哪些優(yōu)點

能要省些內(nèi)存嗎？不見得；速度要快嗎？沒看出來，那么為什么要使用這種不那么直觀的方式來實現(xiàn)鏈表呢？

• 數(shù)組的內(nèi)存布局比較緊湊，能占些局部性原理的光
• 在不提供指針的語言中實現(xiàn)鏈表結(jié)構(gòu)，如vb等
• 進程間通信，使用index比使用指針是要靠譜 - 一個進程中的指針地址在另外一個進程中是沒有意義的
• 對一些內(nèi)存奇缺應(yīng)用，當其值類型為整型，且值域與數(shù)組index相符時，可以將next指針與data復(fù)用，從而節(jié)省一些內(nèi)存
• 整存零取，防止內(nèi)存碎片的產(chǎn)生(多謝Emacs補充)

實現(xiàn)與應(yīng)用

Id allocator

這里第一個例子針對上面第四點展開，其主要的應(yīng)用在于ID的分配與回收，比如數(shù)據(jù)庫表中的每條記錄都需要一個unique id，當你增增減減若干次之后，然后新建一個表項，你該分配給它哪個id呢？

• 維持一個id，每增加一行就加1，刪行不回收id --- 這樣id會無限增加，太浪費了
• 每次分配都遍歷一遍，找到最小的那個還沒被用過的id --- 這樣太浪費時間了

一個比較合理的做法是維護一個“可用ID”的鏈表，每次增加就從鏈表中拿一個，每次刪除就把被刪的ID鏈接到鏈表中，但是，對于傳統(tǒng)鏈表結(jié)構(gòu)而言，其節(jié)點的定義類似于：?

struct idnode
{
int availableID;
idnode* next;
};

這里，因為鏈表的值的類型與值域都與數(shù)組的index相符，我們可以復(fù)用其值和next，從而只需一個int數(shù)組，而不是一個idnode數(shù)組，數(shù)組中某個元素的值代表的即是鏈表節(jié)點的值，也是鏈表的下一個節(jié)點下標。下面是一個idallocator的實現(xiàn)，主要提供allocate和free兩個函數(shù)用來滿足上述要求：

const static char LIST_END = -1;
template < typename integer>
class idallocator
{
public:
idallocator(int _num): num(_num)
{
array = new integer[num];
// Initialize the linked list. Initially, it is a full linked list with all elements linked one after another.
head = 0;
for (integer i = 0; i < num; i++)
{
array[i] = i + 1;
}
array[num-1] = LIST_END;
count = num;
}
~idallocator()
{
delete [] array;
}
integer allocate() // pop_front, remove a node from the front
{
int id = head;
if(id != LIST_END)
{
head = array[head];
count--;
}
return id;
}
// push_front, add a new node to the front
void free(const integer& id) 
{
array[id] = head;
count++;
head = id;
}
// push_front, add a new node to the front
bool free_s(const integer& id) 
{
// make sure this id is not in the list before we add it
if(exist(id)) return false; 
free(id);
return true;
}
size_t size()
{
return count;
}
private:
bool exist(const integer& id)
{
int i = head;
while (i != LIST_END)
{
if(i == id) return true;
i = array[i];
}
return false;
}
private:
integer* array;
int num;// totall number of the array
int count;// number in the linked list
int head;// index of the head of the linked list
};

Double linked list

用數(shù)組實現(xiàn)鏈表，大多數(shù)情況下，是與傳統(tǒng)鏈表類似的，無非是在添加、刪除節(jié)點后，調(diào)整previous，next域的指向。但是有一點，當我在添加一個新的節(jié)點時，如何從數(shù)組中拿到一個還未被使用過的節(jié)點呢？這里有兩種方法：

• 如果你看懂了上面的id allocator，你也許已經(jīng)意識到，使用上面那個idallocator類就可以簡單的實現(xiàn)這個需求
• 另外一種方法，其實原理上也類似，就是在這個double linked list類中維護兩個鏈表，一個是已使用的，一個是未使用的

第一種因為借助于一個工具類，實現(xiàn)看起來會簡潔很多，但是idallocator會消耗額外的內(nèi)存，因此第二種方法相對來講會比較好。

這里有個粗略的實現(xiàn)：arraylist.?

參考

• 算法導(dǎo)論10.3
• 另類的鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及算法
• 鏈表結(jié)構(gòu)原理 與 數(shù)組模擬鏈表 的應(yīng)用

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/baiyanhuang/archive/2010/08/22/1805644.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的数组作链表的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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