8.数据结构之广义表

数据结构之广义表

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广义表定义

广义表从结构上来说是对链表的一种扩展，也就是说其中的某个节点可能又指向了另外一个链表（这样的节点叫做子表节点），那么对于广义表这种数据类型的设定一定会大量的涉及递归的算法，因为不管是广义表还是二叉树类型，它们从结构上都具有不断递归的过程。

如下图所示是广义表的常见结构：

从应用的角度来看，广义表被广泛的应用于人工智能等领域的表处理语言LISP中，在LISP语言中，广义表化i一种最基本的数据结构。下面让我么不展示LISP的程序：

//LISP语言
(defun search-start (open closed)
   (let ((q (first open))
         (seq (rest open)))
     (cond ((null open) nil)
           ((find q finish-status :test 'equal) (list seq (cons q closed)))
           (t (search-start (funcall
                             update-open-lst
                             seq
                             (expand-vertex q rules-set expand-func (cons q closed))
                             )
                            (cons q closed)))))) 

可以看到lisp的代码里充斥着“（）”，这些就是广义表中的子表元素，针对一个广义表，我们需要了解其组织结构、元素数量、广义表深度等信息。下节我们将会设计一个广义表，如果有兴趣的同学可以学习下LISP的使用，据说掌握LISP的程序员都是天才。

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广义表实现

为了简化问题的规模，我们对于广义表内数据类型设定为以下几种：整型（INT）、字符型（CHARACTER）、头结点（HEAD）和子表类型（LIST）。在枚举类型中对它们进行了定义：

//广义表节点类型
typedef enum {
    HEAD = 0,    //子表类型（头结点）
    INT,         //整型类型     
    CHARACTER,   //子符类型
    LIST         //子表地址
}Node_type;

广义表中的节点内容需要有以下几个：

1.节点类型
2.实际存储的值（不同的类型值不同，可以采用共用体）
3.指向下一个广义表节点的指针

//广义表的节点结构
typedef struct Gen_node{
    //1.标志（类型）  int char list head
    Node_type          n_type;
    //2.实际存储的值   int  char  (Gen_node *)
    union {
        int         int_value;
        char       char_value;
        int         head_flag;  
        struct Gen_node *head;
    } value;    //根据节点类型选取不同的值
    //3.next指针
    struct Gen_node     *next;    //指向广义表的下一个元素
}Gen_node;

typedef struct Gen_node *Gen_list;

下面我们就广义表的常见接口进行介绍：

//广义表接口
Gen_list init_genlist(char *input_str)       ;    //广义表的创建   
void     destroy_genlist(Gen_list *gen_list) ;    //广义表的销毁
int      get_genlist_count(Gen_list gen_list);    //得到广义表的元素个数
int      get_genlist_depth(Gen_list gen_list);    //得到广义表的深度
Gen_list copy_genlist(Gen_list gen_list)     ;    //广义表的拷贝
void     show_genlist(Gen_list gen_list)     ;    //显示广义表信息

上述介绍了广义表的基本操作，下面我们来实现广义表的接口：

//gen_list.c
#include "gen_list.h"
#include "tools.h"
#include <ctype.h>
#include <strings.h>
#include <stdio.h>

static Boolean is_input_empty(const char *string);
static Boolean is_braket_match1(const char *string);    //括号匹配
static Boolean is_braket_match(const char *string);    //括号匹配
static Gen_list create_genlist(char *string);

//创建广义表节点
static Gen_node *create_node(void);
static Gen_node *create_head_node(int head_flag);
static Gen_node *create_int_node(int int_value);
static Gen_node *create_char_node(char character);
static Gen_node *create_list_node(Gen_n