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如何定義鏈表結點的數據結構?

作者: 時間:2018-07-25 來源:網絡 收藏

1.1.1 數據與p_next分離

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201807/383764.htm

由于鏈表只關心p_next指針,因此完全沒有必要在中定義數據域,那么只保留p_next指針就好了。(slist.h)定義如下:

1 typedef struct _slist_node{

2 struct _slist_node *p_next; // 指向下一個結點的指針

3 }slist_node_t;

由于結點中沒有任何數據,因此節(jié)省了內存空間,其示意圖詳見圖3.10。


圖3.10 鏈表示意圖

當用戶需要使用鏈表管理數據時,僅需關聯數據和,最簡單的方式是將數據和鏈表結點打包在一起。以int類型數據為例,首先將鏈表結點作為它的一個成員,再添加與用戶相關的int類型數據,該結構體定義如下:

1 typedef struct _slist_int{

2 slist_node_t node; // 包含鏈表結點

3 int data; // int類型數據

4 }slist_int_t;

由此可見,無論是什么數據,鏈表結點只是用戶數據記錄的一個成員。當調用鏈表接口時,僅需將node的地址作為鏈表接口參數即可。在定義鏈表結點的時,由于僅刪除了data成員,因此還是可以直接使用原來的slist_add_tail()函數,管理int型數據的范例程序詳見程序清單3.14。

程序清單3.14 管理int型數據的范例程序

1 #include

2 typedef struct _slist_int{

3 slist_node_t node;

4 int data;

5 }slist_int_t;

6

7 int main (void)

8 {

9 slist_node_t head = {NULL};

10 slist_int_t node1, node2, node3;

11 slist_node_t *p_tmp;

12

13 node1.data = 1;

14 slist_add_tail(head, node1.node);

15 node2.data = 2;

16 slist_add_tail(head, node2.node);

17 node3.data = 3;

18 slist_add_tail(head, node3.node);

19 p_tmp = head.p_next;

20 while (p_tmp != NULL){

21 printf(%d , ((slist_int_t *)p_tmp)->data);

22 p_tmp = p_tmp->p_next;

23 }

24 return 0;

25 }

由于用戶需要初始化head為NULL,且遍歷時需要操作各個結點的p_next指針。而將數據和p_next分離的目的就是使各自的功能職責分離,鏈表只需要關心p_next的處理,用戶只關心數據的處理。因此,對于用戶來說,鏈表結點的定義就是一個“黑盒子”,只能通過鏈表提供的接口訪問鏈表,不應該訪問鏈表結點的具體成員。

為了完成頭結點的初始賦值,應該提供一個初始化函數,其本質上就是將頭結點中的p_next成員設置為NULL。鏈表初始化函數原型為:

int slist_init (slist_node_t *p_head);

由于頭結點的類型與其它普通結點的類型一樣,因此很容易讓用戶誤以為,這是初始化所有結點的函數。實際上,頭結點與普通結點的含義是不一樣的,由于只要獲取頭結點就可以遍歷整個鏈表,因此頭結點往往是被鏈表的擁有者持有,而普通結點僅僅代表單一的一個結點。為了避免用戶將頭結點和其它結點混淆,需要再定義一個頭結點類型(slist.h):

typedef slist_node_t slist_head_t;

基于此,將鏈表初始化函數原型(slist.h)修改為:

int slist_init (slist_head_t *p_head);

其中,p_head指向待初始化的鏈表頭結點,slist_init()函數的實現詳見程序清單3.15。

程序清單3.15 鏈表初始化函數

1 int slist_init (slist_head_t *p_head)

2 {

3 if (p_head == NULL){

4 return -1;

5 }

6 p_head -> p_next = NULL;

7 return 0;

8 }

在向鏈表添加結點前,需要初始化頭結點。即:

slist_node_t head;

slist_init(head);

由于重新定義了頭結點的類型,因此添加結點的函數原型也應該進行相應的修改。即:

int slist_add_tail (slist_head_t *p_head, slist_node_t *p_node);

其中,p_head指向鏈表頭結點,p_node為新增的結點,slist_add_tail()函數的實現詳見程序清單3.16。

程序清單3.16 新增結點范例程序

1 int slist_add_tail (slist_head_t *p_head, slist_node_t *p_node)

2 {

3 slist_node_t *p_tmp;

4

5 if ((p_head == NULL) || (p_node == NULL)){

6 return -1;

7 }

8 p_tmp = p_head;

9 while (p_tmp -> p_next != NULL){

10 p_tmp = p_tmp -> p_next;

11 }

12 p_tmp -> p_next = p_node;

13 p_node -> p_next = NULL;

14 return 0;

15 }

同理,當前鏈表的遍歷采用的還是直接訪問結點成員的方式,其核心代碼如下:

1 slist_node_t *p_tmp = head.p_next;

2 while (p_tmp != NULL){

3 printf(%d , ((slist_int_t *)p_tmp)->data);

4 p_tmp = p_tmp->p_next;

5 }

這里主要對鏈表作了三個操作:(1)得到第一個用戶結點;(2)得到當前結點的下一個結點;(3)判斷鏈表是否結束,與結束標記(NULL)比較。

基于此,將分別提供三個對應的接口來實現這些功能,避免用戶直接訪問結點成員。它們的函數原型為(slist.h):

slist_node_t *slist_begin_get (slist_head_t *p_head); // 獲取開始位置,第一個用戶結點

slist_node_t *slist_next_get (slist_head_t *p_head, slist_node_t *p_pos);// 獲取某一結點的后一結點

slist_node_t *slist_end_get (slist_head_t *p_head); // 結束位置,尾結點下一個結點的位置

其實現代碼詳見程序清單3.17。

程序清單3.17 遍歷相關函數實現

1 slist_node_t *slist_next_get (slist_head_t *p_head, slist_node_t *p_pos)


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