链表的游标(cursor)实现
诸如BASIC和FORTRAN等许多语言都不支持指针。如果需要链表而又不能使用指针,这时我们可以使用游标(cursor)实现法来实现链表。
在链表的实现中有两个重要的特点:
数据存储在一组结构体中。每一个结构体包含有数据以及指向下一个结构体的指针。
一个新的结构体可以通过调用malloc而从系统全局内存(global memory)得到,并可以通过free而被释放。
游标法必须能够模仿实现这两条特性:
定义一个全局的结构体数组(模拟系统全局内存)。对于数组中的任何单元,其数组下标可以用来代表一个地址。
typedef int ptr_to_node;
typedef ptr_to_node list;
typedef ptr_to_node position; struct node
{
element_type element;
position next;
}; struct node cursor_space[spacesize];
在这个全局的结构体数组中,保留一个表freelist作为备用单链表,用来malloc或free游标可用空间,该表用0作为表头。刚开始时,freelist就是整个结构体数组。
需要理解的是:所有的链表,包括备用表和已用表,全部都在我们定义的全局结构体数组中,只是它们的表头不同,从不同的表头出发形成了不同的单链表。
假设我们定义了一个大小为11的游标空间,其初始化状态如下:
Slot | Element | Next |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 |
注:对于Next, 0的值等价于NULL指针。
上面的状态用链表形式表示为:cursor_space[0]—>cursor_space[1]—>cursor_space[2]—>cursor_space[3]—>cursor_space[4]—>cursor_space[5]—>cursor_space[6]—>cursor_space[7]—>cursor_space[8]—>cursor_space[9]—>cursor_space[10]—>NULL.
为执行malloc功能,将(在表头后面的)第一个元素从freelist中删除。为了执行free功能,我们将该单元放在freelist的前端。
malloc和free的游标实现如下:
static position
cursor_alloc(void)
{
position p; p = cursor_space[0].next;
cursor_space[0].next = cursor_space[p].next; return p;
} static void
cursor_free(position p)
{
cursor_space[p].next = cursor_space[0].next;
cursor_space[0].next = p;
}
为加深理解,请参考如下实例:
Slot | Element | Next |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
- b f header - header - c d e a |
6 9 0 7 0 10 4 8 2 0 1 |
如果单链表L的值是5,M的值是3,我们又规定了freelist表头为0,因此,从上表中我们可以得到三个链表:
freelist:cursor_space[0]—>cursor_space[6]—>cursor_space[4]—>NULL
L:header—>a—>b—>e—>NULL
M:header—>c—>d—>f—>NULL
freelist是分配L、M链表后还剩余的可分配空间。
游标实现
/* return ture if L is empty */
int isempty(list L)
{
return cursor_space[L].next = 0;
}
/* return true if P is the last position in list L */ int islast(position p, list L)
{
return cursor_space[P].next == 0;
}
/* return position of X in L; 0 if not found */
/* uses a header node */ position find(element_type X, list L)
{
position p; p = cursor_space[L].next;
while(p && cursor_space[p].element != X)
p = cursor_space[p].next; return p;
}
/* delete first occurence of X from a list */
/* assume use of a header node */ void delete(element_type X, list L)
{
position p, tmpcell; p = find_previous(X, L); if(!islast(p, L))
{
tmpcell = cursor_space[p].next;
cursor_space[p].next = cursor_space[tmpcell].next;
cursor_free(tmpcell);
}
}
/* insert (after legal position P) */ void insert(element_type X, list L, position P)
{
position tmpcell; tmpcell = cursor_alloc();
if(tmpcell == 0)
fatal_error("out of sapce!!!"); cursor_space[tmpcell].element = X;
cursor_space[tmpcell].next = cursor_space[P].next;
cursor_space[P].next = tmpcell;
}
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