静态链表的基本操作实现

本文介绍了一个使用静态链表实现学生分数管理的实验。通过构造静态链表,实现了数据的插入、删除和查找等功能。该实验有助于理解静态链表的工作原理及其在实际应用中的使用。

一.实验目的

     巩固线性表的数据结构的存储方法和相关操作,学会针对具体应用,使用线性表的相关知识来解决具体问题。

 

.实验内容

1.建立一个由n个学生成绩的顺序表,n的大小由自己确定,每一个学生的成绩信息由自己确定,实现数据的对表进行插入、删除、查找等操作。分别输出结果。

#include <iostream>
using namespace std;
const int MaxSize=100;
template<class DataType>
struct SNode
{
	DataType data;
	int next;//指针域(也称游标),注意不是指针类型 
};
 //以下是类StaticLinkList的声明
 template<class DataType>
 class StaticLinkList
 {
 	public:
 		StaticLinkList();
 		StaticLinkList(DataType a[],int n);
 		~StaticLinkList(){ };
 		int Locate(DataType x);
 		void Insert(int i,DataType x);
 		DataType Delete(int i);
 		void PrintStaticList();
 	private:
 		SNode<DataType> List[MaxSize];
 		int first;
 		int avail;
 };

 //以下为类StaticLinkList的成员函数定义
 template<class DataType>
 StaticLinkList<DataType>::StaticLinkList()
 {
 	first=0;//初始化头指针 
 	avail=0;//初始化空闲链指针 
 	List[0].next=-1;//头结点后无后续结点 
 	for(int i;i<MaxSize-1;i++)
 	{
 	  List[i].next=i+1;//初始化空闲链 
	}
 	List[MaxSize-1].next=-1;//置空闲链结束标志 
 }
 
 template<class DataType>
 StaticLinkList<DataType>::StaticLinkList(DataType a[],int n)
 {
 	int s;
 	if(n>MaxSize||n<=0)throw"输入有误";
 	first=0;
 	List[0].next=avail=1;
    for(int i=0;i<MaxSize-1;i++)
    {
	List[i].next=i+1;//先将数组置为闲链,这部分也可以在后面,但只讲存放数据后的 空闲链相连
	}
	List[MaxSize-1].next=-1;//置空闲链结束标志
	for(int i=0;i<n;i++) 
	{
	s=avail;
	List[s].data=a[i];
	avail=List[avail].next;
	}
List[s].next=-1;
 }
 
template<class DataType>
void StaticLinkList<DataType>::Insert(int i,DataType x)
{
    int s;
    s=avail;//不用申请新结点,利用空闲链的第一个结点 
	avail=List[avail].next;//空闲链的头指针后移 
	List[s].data=x;//将x填入下标为s的结点 
	for(int p=0;p<MaxSize-1;p++)
	{
    if(p==i)
    {
	List[s].next=List[p].next;//将下标为s的结点插入到下标为p的结点后面 
	List[p].next=s;
	}
 } 
}
   
template<class DataType>
DataType StaticLinkList<DataType>::Delete(int i)
{
	if(i>0&&i<MaxSize)	
    {
    	int q;
		i=i-1;
		q=List[i].next;//暂存被删结点的下标
		List[i].next=List[q].next;//摘链
		List[q].next=avail;//将结点q插在空闲链avail的最前端
		avail=q;
		return List[q].data;
	}
	else
	{
	throw"位置";
	return 0;
    }
}
  
  template<class DataType>
  int StaticLinkList<DataType>::Locate(DataType x)
  {
  	int count;
  	count=List[first].next;
  	for(count;count!=-1;count++)
  	{	  
  		if(List[count].data==x)
		{
		  return count;
        }
    }
	  return 0;
  }
 
 template<class DataType>
 void StaticLinkList<DataType>::PrintStaticList()
 {
 	int p;
 	p=List[first].next;
 	while(p!=-1)
 	{
 		cout<<List[p].data<<endl;
 		p=List[p].next;
	 }
 }
int main()
 {
 	int r[5]={87,68,74,90,80};
 	StaticLinkList<int>L(r,5);
 	cout<<"执行插入成绩操作前数据为:"<<endl;
 	L.PrintStaticList();
 	try
 	{
 		L.Insert(2,70);
	 }
	 catch(char*s)
	 {
	 	cout<<s<<endl;
	 }
	 cout<<"执行插入成绩操作后数据为:"<<endl;
	 L.PrintStaticList();
	 cout<<"值为74的元素位置为:";
	 cout<<L.Locate(74)<<endl;
	 cout<<"执行删除第一个学生成绩操作前数据为:"<<endl;
	 L.PrintStaticList();
	 try
	 {
	 	L.Delete(1);
	  } 
	  catch(char*s)
	  {
	  cout<<s<<endl;
	  }
	  cout<<"执行删除成绩操作后数据为:"<<endl;
	  L.PrintStaticList(); 
 }
 


四.实验结果



五、心得

通过这次实验,我基本掌握了静态链表的操作。由于静态链表是用数组来表示单链表,用数组元素的下标来模拟单链表的指针,所以静态链表的结点的定义,与插入、删除的相关操作都会有所不同。我通过仔细研究书上的相关知识点,并向相关同学询问一些问题,最后调试并运行成功出了程序。希望自己能够认真学习,继续努力。


<think>嗯,用户让我介绍一下如何使用静态链表实现链表的基本操作。首先,我需要回忆静态链表的概念特点。静态链表通常用数组来模拟链表结构,每个元素包含数据游标(即下一个节点的索引)。这样可以在不使用指针的情况下实现链表的操作,适合资源受限的环境,比如没有动态内存分配的情况。 接下来,我得考虑用户可能的背景。用户可能是学生或者刚学习数据结构的人,需要了解静态链表基本操作,比如初始化、插入、删除、查找遍历。所以,我需要用简单明了的语言,结合例子步骤来解释这些操作。 首先,静态链表的定义。应该说明数组结构,每个节点包含数据域游标。然后初始化过程,如何将数组中的节点串成一个备用链表,头结点的处理,以及当前链表的结构。这里可能需要一个初始化代码示例,但用户要求用中文回答,所以需要用文字描述清楚。 然后是插入操作。用户可能想知道如何在静态链表中插入节点。需要分步骤说明:从备用链表中获取空闲节点,修改游标以插入到指定位置。这里需要注意处理不同的插入位置,比如头部、中间或尾部,可能需要不同的游标调整。同时,要提到插入的时间复杂度,O(1)到O(n)的情况,取决于查找位置的时间。 删除操作类似,需要将节点从当前链表移除,并放回备用链表。同样分步骤解释,如何找到前驱节点,修改游标,释放节点。时间复杂度同样需要考虑查找的时间。 查找遍历相对简单,遍历整个链表,按游标逐个访问节点。查找则是遍历的同时比较数据。 接下来,可能需要讨论静态链表的优缺点。优点包括不需要动态内存,适合嵌入式系统;缺点则是固定大小,无法动态扩展,需要预先分配足够空间,空间利用率可能不高。 用户可能想知道适用场景,比如内存受限或需要稳定结构的系统。这里可以举例子,比如嵌入式系统、早期编程环境等。 需要注意的是,确保LaTeX格式正确,所有公式变量用$...$包裹,独立公式用$$...$$。比如,在说明节点结构时,可以用行内公式表示数据域游标。 另外,回答结构要清晰,分步骤解释每个操作,可能用编号列表或小标题。但用户要求结构清晰,逐步解决问题,所以需要按操作分点,每个操作包括步骤关键点。 最后,总结静态链表的适用性注意事项,帮助用户全面理解。可能需要提醒用户注意预先分配足够空间,避免溢出,以及插入删除时的边界情况处理,比如头尾节点。 检查是否覆盖了所有基本操作:初始化、插入、删除、查找、遍历。有没有遗漏什么?比如,可能还需要提及如何判断链表是否已满,或者如何处理备用链表的空间管理。这些细节在实现中很重要,应该在步骤中提到,比如初始化时建立备用链表,插入时从备用链表中取节点,删除时释放节点回备用链表。 确认LaTeX部分是否正确,比如变量用$i$,节点结构用$data$$next$,独立公式是否需要?可能不需要复杂的数学公式,但行内变量需要正确格式。例如,节点结构可以表示为`结构体{数据域, 游标}`,用$i$表示索引。 总结下来,回答的结构应该是:定义结构,基本操作分点说明,优缺点,适用场景,注意事项。每个操作详细步骤,关键点,时间复杂度。确保用中文,语言简洁,例子恰当。</think>使用静态链表实现链表的基本操作可分为以下步骤进行分析实现: --- ### 一、静态链表的定义与结构 静态链表通过**数组模拟链表结构**,每个元素包含: - `data`:存储数据 - `next`(游标):存储下一个节点的数组下标(类似指针) **示例结构:** ```plaintext 索引 | data | next ----------------- 0 | 头结点| 2 1 | - | 3 2 | A | 4 3 | B | 5 4 | C | -1 // -1表示链表结尾 ``` --- ### 二、基本操作实现步骤 #### 1. 初始化静态链表 - **步骤**: 1. 将数组所有节点串联成**备用链表**(空闲节点池)。 2. 头结点`head`的`next`指向第一个可用节点。 3. 最后一个节点的`next`设为$-1$。 - **关键点**: - 初始化时所有节点均为空闲状态。 - 需要维护备用链表的头指针。 #### 2. 插入操作 - **步骤**: 1. 从备用链表头部获取一个空闲节点$i$。 2. 将数据写入节点$i$的`data`域。 3. 找到插入位置的前驱节点$pre$。 4. 修改游标: - $节点i.next = 节点pre.next$ - $节点pre.next = i$ - **时间复杂度**: - 查找位置:$O(n)$ - 插入操作:$O(1)$ #### 3. 删除操作 - **步骤**: 1. 找到待删除节点$cur$及其前驱节点$pre$。 2. 修改游标:$节点pre.next = 节点cur.next$。 3. 将节点$cur`释放回备用链表头部。 - **时间复杂度**: - 查找位置:$O(n)$ - 删除操作:$O(1)$ #### 4. 查找与遍历 - **遍历方法**: - 从头结点出发,根据`next`游标逐个访问节点。 - 终止条件:`next`为$-1$。 - **查找方法**: - 遍历时比较`data`与目标值。 --- ### 三、静态链表的优缺点 #### 优点: 1. 无需动态内存分配,适合**无指针**的编程环境(如嵌入式系统)。 2. 内存空间预分配,避免内存碎片。 #### 缺点: 1. 长度固定,无法动态扩展。 2. 需要额外空间维护游标关系。 --- ### 四、适用场景 - 内存受限的嵌入式设备 - 需避免动态内存分配的场景 - 预先明确最大长度的链表需求 --- ### 五、注意事项 1. **溢出检查**:插入前需判断备用链表是否为空。 2. **边界处理**:插入/删除时需处理头结点尾节点。 3. **游标管理**:释放节点后需及时更新备用链表的头指针。 --- 通过上述方法,可以在固定大小的数组中高效模拟链表操作,平衡空间与时间效率。
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