数据结构模板详解：链表、栈、队列和串操作

数据结构模板 数据结构模板是计算机科学中的一种基本概念，指的是对数据的组织、存储和管理方式。它是软件设计和开发的基础，直接影响着程序的性能、可读性和可维护性。在本文中，我们将对常见的数据结构模板进行详细的介绍和分析。 **顺序表** 顺序表是一种最基本的数据结构模板，它将数据存储在一块连续的内存空间中。顺序表的定义如下： ```c typedef int Status; typedef int ElemType; #define LIST_INIT_SIZE 100 #define LISTINCREMENT 10 typedef struct { ElemType *elem; int length; int listsize; } SqList; ``` 在上面的代码中，我们定义了顺序表的结构体 SqList，它包含三个成员变量：elem 是元素数组的指针，length 是当前元素的个数，listsize 是数组的总大小。顺序表的优点是访问元素的时间复杂度为 O(1)，但缺点是插入和删除元素的时间复杂度为 O(n)。 **单链表** 单链表是一种常见的链式数据结构模板，它将数据存储在一系列的结点中，每个结点包含一个数据域和一个指针域，指针域指向下一个结点。单链表的定义如下： ```c typedef struct Lnode { ElemType data; /* 数据域，保存结点的值 */ struct Lnode *next; /* 指针域 */ } LNode; /* 结点的类型 */ ``` 单链表的优点是插入和删除元素的时间复杂度为 O(1)，但缺点是访问元素的时间复杂度为 O(n)。 **单循环链表** 单循环链表是单链表的一种变形，它的最后一个结点的指针域指向第一个结点，形成一个环。单循环链表的操作和单链表基本上一致。 **双向链表** 双向链表是一种链式数据结构模板，它将数据存储在一系列的结点中，每个结点包含一个数据域和两个指针域，前一个指针域指向前一个结点，后一个指针域指向后一个结点。双向链表的定义如下： ```c typedef struct Dulnode { ElemType data; struct Dulnode *prior, *next; } DulNode; ``` 双向链表的优点是插入和删除元素的时间复杂度为 O(1)，且可以从任意一个结点开始遍历链表。 **顺序栈** 顺序栈是一种常见的栈结构模板，它将数据存储在一块连续的内存空间中。顺序栈的定义如下： ```c typedef int ElemType; typedef struct sqstack { ElemType *bottom; /* 栈不存在时值为 NULL */ ElemType *top; /* 栈顶指针 */ int stacksize; /* 当前已分配空间，以元素为单位 */ } SqStack; ``` 顺序栈的优点是访问元素的时间复杂度为 O(1)，但缺点是插入和删除元素的时间复杂度为 O(n)。 **链栈** 链栈是一种链式栈结构模板，它将数据存储在一系列的结点中，每个结点包含一个数据域和一个指针域，指针域指向下一个结点。链栈的定义如下： ```c typedef struct Stack_Node { ElemType data; struct Stack_Node *next; } Stack_Node, *LinkStack; ``` 链栈的优点是插入和删除元素的时间复杂度为 O(1)，且可以从任意一个结点开始遍历栈。 **顺序队** 顺序队是一种常见的队列结构模板，它将数据存储在一块连续的内存空间中。顺序队的定义如下： ```c #define MAX_QUEUE_SIZE 100 typedef struct queue { ElemType Queue_array[MAX_QUEUE_SIZE]; int front; int rear; } SqQueue; ``` 顺序队的优点是访问元素的时间复杂度为 O(1)，但缺点是插入和删除元素的时间复杂度为 O(n)。 **链队** 链队是一种链式队列结构模板，它将数据存储在一系列的结点中，每个结点包含一个数据域和一个指针域，指针域指向下一个结点。链队的定义如下： ```c typedef struct Qnode { ElemType data; struct Qnode *next; } QNode; ``` 链队的优点是插入和删除元素的时间复杂度为 O(1)，且可以从任意一个结点开始遍历队列。 **定长顺序串** 定长顺序串是一种常见的字符串结构模板，它将字符串存储在一块连续的内存空间中。定长顺序串的定义如下： ```c #define MAXSTRLEN 255 typedef unsigned char SString[MAXSTRLEN + 1]; // 0号单元存放串的长度 ``` 或者也可以将定长顺序串定义为： ```c #define MAX_STRLEN 255 typedef struct { char str[MAX_STRLEN]; int length; } StringType; ``` **堆分配串** 堆分配串是一种链式字符串结构模板，它将字符串存储在堆中，每个结点包含一个数据域和一个指针域，指针域指向下一个结点。堆分配串的定义如下： ```c typedef struct { char *ch; /* 若非空，按长度分配，否则为 NULL */ ... } StringType; ``` 数据结构模板是软件设计和开发的基础，它们的选择和设计直接影响着程序的性能、可读性和可维护性。不同的数据结构模板有其特点和应用场景，选择合适的数据结构模板是软件设计和开发的关键。