資料結構之塊狀鍊錶

2021-07-10 18:47:38 字數 1316 閱讀 7296

1、 概述

在進行演算法設計時,我們常用的兩種線性資料結構是陣列和鍊錶。它們各有優缺點。陣列特點是元素在記憶體中緊挨著儲存,因而優點是定位快(o(1)),缺點是插入刪除慢(o(n));而鍊錶則不同,它通過指標將不同位置的元素鏈結起來,因而優缺點與陣列正好相反:定位慢(o(n)),插入刪除快(o(1))。本文介紹一種新的資料結構:塊狀鍊錶,它將陣列和鍊錶的優點結合來,各種操作的時間複雜度均為o(sqrt(n))。

2、 塊狀鍊錶的基本操作

塊狀鍊錶整合了陣列和鍊錶的優缺點,使得各種那個操作的時間複雜度均為o(sqrt(n))。 從整體上看,塊狀鍊錶是乙個鍊錶, 而在鍊錶的每個節點上,以陣列的形式儲存一組元素。具體如下:

基本操作:

(1)定位:先定位元素所在的鍊錶節點,然後再定位該元素在陣列中的位置。

(2)**:將某個鍊錶節點**成兩個節點。

(3)插入:首先定位要插入的位置,然後將所在節點**成兩個節點,並將資料放到第乙個節點的末尾。 如果要插入的是一大塊資料,首先要將資料切成多個block(每個block對應乙個塊狀鍊錶的乙個節點)並將這些block鏈起來,然後將它們插入那兩個節點之間。

(4)刪除:首先定位刪除元素的位置,然後按照陣列刪除元素的方法刪除該資料。如果刪除一大塊資料,首先要定位資料塊首元素和末元素所在的位置,然後分別將它們所在的節點**成兩個節點,最後刪除首元素和末元素之間的節點即可。

3、 關鍵點和複雜度分析

該演算法的核心是確定鍊錶長度和每個節點的陣列長度,以及怎麼保證這個長度值?設塊狀鍊錶中元素總個數為x,鍊錶長度為n,每個節點中資料長度為m,則當m=n=sqrt(x)時,可保證m和n同時最小,此時各種操作的時間複雜度最低。在實際應用時,需維持塊狀鍊錶的每個節點大小在[sqrt(n)/2, 2*sqrt(n)],否則,塊狀鍊錶會退化。維護方法是,適當的時候,對節點進行合併與**(維護本身不會使複雜度增加)。

4、 應用

(1)     文字編輯器設計:

程式實現參考:

(2)     維護佇列:

程式實現參考:

5、 總結

由於塊狀鍊錶的每個節點儲存的是乙個陣列,如果陣列是靜態的(的大小固定),則會浪費儲存空間;如是動態的,則需要頻繁的申請或者釋放空間,嚴重降低系能。因此,當資料量非常龐大時,設計合理的陣列空間維護策略顯得尤為重要。

6、 參考資料

(1)     **《對塊狀鍊錶的一點研究》

(2)     陣列+鍊錶=塊狀陣列:

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更多關於資料結構和演算法的介紹,請檢視:資料結構與演算法彙總

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