算法导论10.3-4：紧凑的双向链表

2023-12-18 10:32
文章标签 算法 链表 双向 10.3 导论 紧凑

本文主要是介绍算法导论10.3-4：紧凑的双向链表，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

题目：
我们往往希望双向链表的所有元素在存储器中保持紧凑，例如，在多数组表示中，占用前m个下标位置。（在页式虚拟存储的计算环境下，即为这种情况。）假设除指向聊表本身的指针外没有其他指针指向该链表元素，试说明如何实现过程ALLOCATE-OBJECT和FREE-OBJECT，使得该表保持紧凑。（提示：使用栈的数组实现。）
解答：
在某位大牛的算法导论中的答案中，分配链表元素位置时从数组最前向最后分配空间，若删除一个元素，且该元素在存储链表的数组中并非最后一个元素，则需将数组中处于该位置右端的所有链表元素左移。该种方法一次删除操作将消耗线性时间。
本文中采用的策略有所不同。分配链表元素位置时，也是从存储链表的数组的最前断向后分配。有如下约定：
L->free的位置之后的所有数组均为空，包含L->free位置均为可分配的位置。
每次删除除了L->free - 1位置的链表元素时，需将L->free - 1位置的元素移到被删除元素的位置，并将调整该元素前后元素的prev和next指向的位置，接着将L->free减去1，此时仍然保持了L->free和其后的所有数组元素均处于待分配状态。
一些函数和结构体的声明如下：

typedef struct TIGHT_DOUBLE_ARRAY_DOUBLE_LINKED_LIST
{int size;int count;int head;int free;item_t * key;int * next;int * prev;
} TDADLL;
void TDADLL_traverse(TDADLL * L);
TDADLL* TDADLL_init(int size);
item_t* TDADLL_get_object(TDADLL * L, int location);
int TDADLL_get_next(TDADLL * L, int location);
void TDADLL_set_next(TDADLL * L, int location, int next);
int TDADLL_get_prev(TDADLL * L, int location);
void TDADLL_set_prev(TDADLL * L, int location, int prev);
void TDADLL_move(TDADLL * L, int src, int dest);
int TDADLL_free(TDADLL * L, int location);
int TDADLL_allocate(TDADLL * L);
int TDADLL_insert(TDADLL * L, item_t item);
int TDADLL_search(TDADLL * L, item_t item);
int TDADLL_delete(TDADLL * L, item_t item);

实现如下：

//functions for tight static double array double linked list
void TDADLL_traverse(TDADLL * L) {if (L == NULL) {fprintf(stderr, "Not initialized.\n");return;}if (L->head == 0) {fprintf(stderr, "Empty linked list.\n");}int location = L->head;printf("Total elements number is %3d. Linked list size is %3d. Linked list head is %d\n", \L->count, L->size, L->head);while (location != 0) {printf("%3d item prev is %3d, location is %3d, next is %3d.\n", \TDADLL_get_object(L, location)->key, TDADLL_get_prev(L, location), location, \TDADLL_get_next(L, location));location = TDADLL_get_next(L, location);}printf("Free space start postion is %3d\n", L->free);
}
TDADLL* TDADLL_init(int size) {TDADLL * L = (TDADLL*)malloc(sizeof(TDADLL));if (!L) {fprintf(stderr, "Tight static double array double linked list init fail.\n");return NULL;}L->size = size;L->count = 0;L->head = 0;L->free = 1;L->key = (item_t*)calloc(size, sizeof(item_t));L->prev = (int*)calloc(size, sizeof(int));L->next = (int*)calloc(size, sizeof(int));if (!L->key || !L->next || !L->prev) {fprintf(stderr, "Tighe static double array double linked list content init fail.\n");return NULL;}return L;
}
item_t* TDADLL_get_object(TDADLL * L, int location) {return L->key + location - 1;
}
int TDADLL_get_next(TDADLL * L, int location) {return L->next[location - 1];
}
void TDADLL_set_next(TDADLL * L, int location, int next) {L->next[location - 1] = next;
}
int TDADLL_get_prev(TDADLL * L, int location) {return L->prev[location - 1];
}
void TDADLL_set_prev(TDADLL * L, int location, int prev) {L->prev[location - 1] = prev;
}
void TDADLL_move(TDADLL * L, int src, int dest) {if (src <= 0 || src > L->size || dest <= 0 || dest > L->size) {fprintf(stderr, "Move Out of range.\n");return;}L->next[dest - 1] = L->next[src - 1];L->prev[dest - 1] = L->prev[src - 1];L->key[dest - 1] = L->key[src - 1];
}
int TDADLL_free(TDADLL * L, int location) {if (location <= 0 || location > L->size) {fprintf(stderr, "Free %d Out of range.\n", location);return 0;}if (location >= L->free && L->free != 0) {fprintf(stderr, "Free %d Out of range.\n", location);return 0;}if (L->free == 0) {TDADLL_move(L, L->size, location);L->free = L->size;if (L->size == L->head)L->head = location;} else if (L->free != location + 1) {TDADLL_move(L, L->free - 1, location);L->free = L->free -1;if (L->free == L->head)L->head = location;} else {L->free--;return 1;}//printf("location: %d free:%d\n", location, L->free);int next = TDADLL_get_next(L, location);int prev = TDADLL_get_prev(L, location);if (next != 0) {TDADLL_set_prev(L, next, location);}if (prev != 0) {TDADLL_set_next(L, prev, location);}return 1;
}
int TDADLL_allocate(TDADLL * L) {if (L->free == 0) {fprintf(stderr, "Allocatet Out of range.\n");return 0;}int location = L->free;if (L->free == L->size) {L->free = 0;} else {L->free++;}return location;
}
int TDADLL_insert(TDADLL * L, item_t item) {if (L == NULL) {fprintf(stderr, "Not initialized.\n");return 0;}int location = TDADLL_allocate(L);if (location == 0) {fprintf(stderr, "Allocate location fail.\n");return location;}TDADLL_set_next(L, location, L->head);TDADLL_set_prev(L, location, 0);*TDADLL_get_object(L, location) = item;if (L->head != 0) {TDADLL_set_prev(L, L->head, location);}L->count++;L->head = location;return location;
}
int TDADLL_search(TDADLL * L, item_t item) {if (L == NULL) {fprintf(stderr, "Not initialized.\n");return 0;}if (L->head == 0) {fprintf(stderr, "Empty linked list.\n");return 0;}int location = L->head;while (location != 0) {if (TDADLL_get_object(L, location)->key == item.key) {return location;}location = TDADLL_get_next(L, location);}fprintf(stderr, "Item %d cannot be found.\n", item.key);return 0;
}
int TDADLL_delete(TDADLL * L, item_t item) {int location = TDADLL_search(L, item);if (location == 0) {fprintf(stderr, "Delete %d fail.\n", item.key);return 0;}int next = TDADLL_get_next(L, location);int prev = TDADLL_get_prev(L, location);//printf("location:%d next:%d prev:%d\n", location, next, prev);if (next != 0) {TDADLL_set_prev(L, next, prev);}if (prev != 0) {TDADLL_set_next(L, prev, next);}if (location == L->head) {L->head = next;}L->count--;//TDADLL_traverse(L);return TDADLL_free(L, location);
}
//--------------------------------------------------------------------------

可用如下代码进行测试：

void test_for_TDADLL() {TDADLL * L = TDADLL_init(SIZE);item_t item = {0, NULL};for (int i = 0; i < SIZE; ++i){item.key = i;TDADLL_insert(L, item);}TDADLL_traverse(L);for (int i = 0; i < 10; ++i){item.key = i + 10;TDADLL_delete(L, item);}TDADLL_traverse(L);for (int i = 0; i < SIZE; ++i){item.key = i;TDADLL_delete(L, item);}TDADLL_traverse(L);printf("-------------------------------------------------------------------\n");for (int i = 0; i < SIZE; ++i){item.key = i;TDADLL_insert(L, item);}TDADLL_traverse(L);for (int i = 0; i < 10; ++i){item.key = i + 10;TDADLL_delete(L, item);}TDADLL_traverse(L);for (int i = SIZE; i >= -1; --i){item.key = i;TDADLL_delete(L, item);}TDADLL_traverse(L);
}

这篇关于算法导论10.3-4：紧凑的双向链表的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/508077。

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