用Java實現一個靜態鏈表

什麼是靜態鏈表?

對於線性鏈表,也可用一維數組來進行描述。這種描述方法便於在沒有指針類型的高級程序設計語言中使用鏈表結構。java

用數組描述的鏈表,即稱爲靜態鏈表。node

在C語言中,靜態鏈表的表現形式即爲結構體數組,結構體變量包括數據域data和遊標CUR。數組

靜態鏈表的節點

數據域:用於存儲數據元素的值
遊標:即數組下標,表示直接後繼元素所在數組中的位置this

public class StaticLinkedListNode<T> {  
    public T data; // 數據
    public int cursor; // 遊標
    ...
}

注:一般靜態鏈表會將第一個數據元素放到數組下標爲1(即a[1])的位置中。設計

備用鏈表

靜態鏈表中,除了數據自己經過遊標組成鏈表外,還須要有一條鏈接各個空閒位置的鏈表,稱爲備用鏈表。指針

做用:回收數組中未使用或者以前使用過(如今不用)的存儲空間,留待後期使用。即靜態鏈表使用數組申請的物理空間中,存在兩個鏈表,一條鏈接數據,另外一條鏈接數組中爲使用的空間。code

注:一般備用鏈表的表頭位於數組下標爲0(a[0])的位置,而數據鏈表的表頭位於數組下標爲1(a[1])的位置。get

靜態鏈表中設置備用鏈表的好處是,能夠清楚地知道數組中是否有空閒位置,以便數據鏈表添加新數據時使用。好比,若靜態鏈表中數組下標爲 0 的位置上存有數據,則證實數組已滿。程序設計

完整代碼

public class StaticLinkedListNode<T> {
    public T data;
    private int cursor;

    public StaticLinkedListNode(T data, int cursor) {
        this.cursor = cursor;
    }

    public T getData() {
        return data;
    }

    public void setData(T data) {
        this.data = data;
    }

    public int getCursor() {
        return cursor;
    }

    public void setCursor(int cursor) {
        this.cursor = cursor;
    }
}
public class StaticLinkedList<T> {
    StaticLinkedListNode[] nodes;
    private static final int MAX_SIZE = 100;
    private int length;

    public StaticLinkedList() {
        nodes = new StaticLinkedListNode[MAX_SIZE];
        for (int i = 0; i < MAX_SIZE; i++) {
            nodes[i] = new StaticLinkedListNode<T>(null, i + 1);
        }
        nodes[MAX_SIZE - 1].setCursor(0);
        this.length = 0;
    }

    // 鏈表實際長度
    public int Length() {
        return length;
    }

    // 判斷使用數組是否爲空
    public boolean isEmpty() {
        return length == 0;
    }

    // 判斷備用鏈表是否爲空
    public boolean isFull() {
        return length == MAX_SIZE;
    }

    // 插入一個節點
    public boolean addTo(T data, int index) {
        if (isFull() || index > MAX_SIZE || index < -1 || data == null)
            return false;
        if (index == 0) {
            insert(data);
            return true;
        }
        if (index > Length()) {
            index = Length();
        }
        // 獲取第一個使用節點的下標
        int firstUse = nodes[MAX_SIZE - 1].getCursor();
        // 獲取備用數組第一個節點的下標
        int firstNull = nodes[0].getCursor();
        for (int i = 1; i < index; i++) {
            firstUse = nodes[firstUse].getCursor();
        }
        // 獲取目標節點的後續節點
        int nextUse = nodes[firstUse].getCursor();
        int nextNull = nodes[firstNull].getCursor();
        nodes[0].setCursor(nextNull);
        nodes[firstUse].setCursor(firstNull);
        nodes[firstNull].setCursor(nextUse);
        nodes[firstNull].setData(data);
        length++;
        return true;
    }

    public void insert(T data) {
        int t = nodes[MAX_SIZE - 1].getCursor();
        int firstNull = nodes[0].getCursor();
        nodes[MAX_SIZE - 1].setCursor(firstNull);
        nodes[0].setCursor(nodes[firstNull].getCursor());
        nodes[firstNull].setCursor(t);
        nodes[firstNull].setData(data);
        length++;
    }

    public void print() {
        int first = nodes[MAX_SIZE - 1].getCursor();
        System.out.println("鏈表:");
        for (int i = first; i != 0; ) {
            System.out.print(nodes[i].getData() + " ");
            i = nodes[i].getCursor();
        }
    }

    // 刪除指定節點
    public boolean delete(T data) {
        if (isEmpty()) {
            return false;
        }
        int temp = MAX_SIZE - 1;
        while (temp != 0) {
            if (nodes[nodes[temp].getCursor()].getData() == data) {
                int p = nodes[temp].getCursor();
                nodes[temp].setCursor(nodes[p].getCursor());
                nodes[p].setCursor(nodes[0].getCursor());
                nodes[0].setCursor(p);
                nodes[p].setData(null);
                length--;
                return true;
            }
            temp = nodes[temp].getCursor();
        }
        return false;
    }

    // 刪除全部節點
    public boolean deleteAll() {
        if (isEmpty()) {
            return true;
        }
        for (int i = 0; i < MAX_SIZE - 1; i++) {
            nodes[i].setCursor(i + 1);
            nodes[i].setData(null);
        }
        nodes[MAX_SIZE - 1].setCursor(0);
        nodes[MAX_SIZE - 1].setData(null);
        length = 0;
        return true;
    }

    public void printAll() {
        System.out.println("鏈表:");
        for (int i = 0; i < MAX_SIZE; i++) {
            System.out.print("[" + i + " " + nodes[i].getData() + " " + nodes[i].getCursor() + "]");
            if (i % 5 == 0 && i != 0) {
                System.out.println();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        StaticLinkedList<String> list = new StaticLinkedList<String>();
        list.insert("A");
        list.insert("B");
        list.insert("C");
        list.insert("D");
        list.insert("E");
        list.addTo("X", 2);
        System.out.println(list.Length());
        list.print();
//        list.printAll();
//        list.deleteAll();
    }
}
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