静态链表的定义与实现(数据结构与算法)

1. 静态链表

  • 用数组的方式实现的链表

  • 单链表: 各个结点在内存中星罗棋布、散落天涯

  • 静态链表:分配一整片连续的内存空间, 各个结点集中安置。

1.1 静态链表的优点

  1. 不需要像动态链表那样频繁地进行内存分配和释放,可以节省内存管理的开销。
  2. 可以提前分配一定大小的静态存储空间,避免了动态分配内存的不确定性和运行时开销。
  3. 实现简单,不需要使用指针,减少了指针操作的复杂性和内存占用。

1.2 静态链表的不足

  1. 大小固定,不支持动态扩展和缩小。
  2. 需要提前分配一定大小的存储空间,可能造成空间的浪费或不足。
  3. 插入和删除操作需要重建链表的链接关系,有一定的时间开销。

在这里插入图片描述
在静态链表中如果要表示,这个结点是最后一个结点,游标的值可以设为 -1, 表示之后已经没有其他结点了。

用代码定义一个静态链表

在这里插入图片描述

#define MaxSize 10   //静态链表的最大长度
typedef struct			//静态链表结构类型的定义
{ElemType data;    	//存储数据元素int next; 			//下一个元素的数组下标
}SLinkList[MaxSize];#define MaxSize 10   //静态链表的最大长度

在这里插入图片描述

2. 静态链表的查找

在静态链表中查找数据可以通过遍历链表的方式来完成。由于静态链表没有指针来直接跳转到下一个节点,所以需要使用游标来遍历链表。

以下是一种在静态链表中查找数据的示例算法:

  1. 遍历链表,从链表头部开始,通过头节点的索引获取第一个节点的索引。
  2. 遍历链表中的每个节点,判断节点的数据是否与目标数据相等。
  3. 如果相等,找到了目标数据,返回节点的索引。
  4. 如果不相等,获取当前节点的下一个节点,更新当前节点的索引为下一个节点的索引。
  5. 若遍历完整个链表(即当前节点的索引为-1),仍未找到目标数据,则返回-1表示未找到。

这是一个简单的线性查找算法,时间复杂度为O(n),其中n是链表中节点的数量。

在这里插入图片描述
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3. 静态链表的插入

  1. 查找插入位置:

遍历静态链表,找到要插入位置的前一个节点。可以使用一个游标来遍历链表,初始时指向链表的头节点。

  1. 分配新节点:

在静态链表的空闲位置上分配一个新节点,为新节点赋值。

  1. 插入节点:

将新节点的下一个节点指向前一个节点的下一个节点,然后将前一个节点的下一个节点指向新节点的位置。

静态链表的优点:

  1. 相比于动态链表,静态链表的存储空间是预先分配好的,不需要频繁地进行内存申请和释放,因此在一些内存有限或者对内存分配效率有要求的场景下,静态链表可能更为适用。
  2. 静态链表在存储空间上是连续的,可以提高数据访问的效率,尤其是在对元素进行遍历、查找和索引访问等操作时,相对于动态链表具有一定的性能优势。

静态链表的缺点:

  1. 静态链表的长度是固定的,无法随意扩展或缩小,一旦达到最大长度,就无法再插入新节点。
    静态链表在插入和删除节点时,需要进行额外的操作来维护节点间的连接关系,可能会增加一定的编程复杂性。
  2. 静态链表的每个节点需预先分配固定大小的存储空间,可能会造成空间的浪费,特别是在某些节点存储的数据量较小的情况下。

4. 知识回顾

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