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C#数据结构之顺序表(SeqList)实例详解

2020-01-24 01:21:38
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本文实例讲述了C#数据结构之顺序表(SeqList)实现方法。分享给大家供大家参考,具体如下:

线性结构(Linear Stucture)是数据结构(Data Structure)中最基本的结构,其特征用图形表示如下:

即:每个元素前面有且只有一个元素(称为“前驱”),同样后面有且只有一个元素(称为"后继")--注:起始元素的前驱认为是空,末尾元素的后继认为也是空,这样在概念上就不冲突了。

线性表(List)是线性结构的一种典型实现,它又可以分为:顺序表(SeqList)和链表(LinkList)二大类.

顺序表(SeqList)的基本特征为:元素在内部存储时是一个接一个在存储单元中按顺序存储的,所以只要知道"起始元素的存储地址"--称为顺序表的基地址(Base Address)以及顺序表中任何元素的位置(即它是第几个元素),就能直接定位到该元素的地址,从而直接访问到该元素的值。也就是说存储/读取每个元素所用的时间是相同的,即所谓的“随机存取

C#语言中数组(Array)在内存中占用的就是一组连续的存储区域,所以用数组来实现顺序表再适用不过。

先来定义线性表的通用接口IListDS.cs(注:DS为DataStructure的缩写)

namespace 线性表{  public interface IListDS<T>  {    //取得线性表的实际元素个数    int Count();    //清空线性表    void Clear();    //判断线性表是否为空    bool IsEmpty();    //(在末端)追加元素    void Append(T item);    //在位置i“前面”插入元素item    void InsertBefore(T item, int i);    //在位置i“后面”插入元素item    void InsertAfter(T item, int i);    //删除索引i处的元素    T RemoveAt(int i);    //获得索引位置i处的元素    T GetItemAt(int i);    //返回元素value的索引    int IndexOf(T value);    //反转线性表的所有元素    void Reverse();  }}

顺序表(SeqList)的实现:

using System;using System.Text;namespace 线性表{  /// <summary>  /// 顺序表  /// </summary>  /// <typeparam name="T"></typeparam>  public class SeqList<T> : IListDS<T>  {    private int maxsize;    private T[] data;    private int last;    //类索引器    public T this[int index]    {      get      {        return this.GetItemAt(index);      }      set      {        if (index < 0 || index > last + 1)        {          Console.WriteLine("Position is error");          return;        }        data[index] = value;      }    }    //最后一个元素的下标    public int Last    {      get { return last; }    }    //最大容量    public int Maxsize    {      get { return this.maxsize; }      set { this.maxsize = value; }    }    //构造函数    public SeqList(int size)    {      data = new T[size];      maxsize = size;      last = -1;    }    //返回链表的实际长度    public int Count()    {      return last + 1;    }    //清空    public void Clear()    {      last = -1;    }    //是否空    public bool IsEmpty()    {      return last == -1;    }    //是否满    public bool IsFull()    {      return last == maxsize - 1;    }    //(在最后位置)追加元素    public void Append(T item)    {      if (IsFull())      {        Console.WriteLine("List is full");        return;      }      data[++last] = item;    }    /// <summary>    ///前插    /// </summary>    /// <param name="item">要插入的元素</param>    /// <param name="i">要插入的位置索引</param>    public void InsertBefore(T item, int i)    {      if (IsFull())      {        Console.WriteLine("List is full");        return;      }      if (i < 0 || i > last + 1)      {        Console.WriteLine("Position is error");        return;      }      if (i == last + 1)      {        data[last + 1] = item;      }      else      {        //位置i及i以后的元素,全部后移        for (int j = last; j >= i; j--)        {          data[j + 1] = data[j];        }        data[i] = item;      }      ++last;    }    /// <summary>    /// 后插    /// </summary>    /// <param name="item"></param>    /// <param name="i"></param>    public void InsertAfter(T item, int i)     {      if (IsFull())      {        Console.WriteLine("List is full");        return;      }      if (i < 0 || i > last)      {        Console.WriteLine("Position is error");        return;      }      if (i == last)      {        data[last + 1] = item;      }      else      {        //位置i以后的元素(不含位置i),全部后移        for (int j = last; j > i; j--)        {          data[j + 1] = data[j];        }        data[i+1] = item;      }      ++last;    }    /// <summary>    /// 删除元素    /// </summary>    /// <param name="i">要删除的元素索引</param>    /// <returns></returns>    public T RemoveAt(int i)    {      T tmp = default(T);      if (IsEmpty())      {        Console.WriteLine("List is empty");        return tmp;      }      if (i < 0 || i > last)      {        Console.WriteLine("Position is error!");        return tmp;      }      if (i == last)      {        tmp = data[last];      }      else      {        tmp = data[i];        //位置i以及i以后的元素前移        for (int j = i; j <= last; j++)        {          data[j] = data[j + 1];        }      }      --last;      return tmp;    }    /// <summary>    /// 获取第几个位置的元素    /// </summary>    /// <param name="i">第几个位置</param>    /// <returns></returns>    public T GetItemAt(int i)    {      if (IsEmpty() || (i < 0) || (i > last))      {        Console.WriteLine("List is empty or Position is error!");        return default(T);      }      return data[i];    }    /// <summary>    /// 定位元素的下标索引    /// </summary>    /// <param name="value"></param>    /// <returns></returns>    public int IndexOf(T value)    {      if (IsEmpty())      {        Console.WriteLine("List is Empty!");        return -1;      }      int i = 0;      for (i = 0; i <= last; i++)      {        if (value.Equals(data[i]))        {          break;        }      }      if (i > last)      {        return -1;      }      return i;    }    /// <summary>    /// 元素反转    /// </summary>    public void Reverse()    {      T tmp = default(T);      for (int i = 0; i <= last / 2; i++)      {        tmp = data[i];        data[i] = data[last-i];        data[last-i] = tmp;      }    }    public override string ToString()    {      StringBuilder sb = new StringBuilder();      for (int i = 0; i <= last; i++)      {        sb.Append(data[i].ToString() + ",");      }      return sb.ToString().TrimEnd(',');    }  }}

测试代码片段:

Console.WriteLine("顺序表测试开始...");SeqList<string> seq = new SeqList<string>(10);seq.Append("x");seq.InsertBefore("w", 0);seq.InsertBefore("v", 0);seq.Append("y");seq.InsertBefore("z", seq.Count());Console.WriteLine(seq.Count());//5Console.WriteLine(seq.ToString());//v,w,x,y,zConsole.WriteLine(seq[1]);//wConsole.WriteLine(seq[0]);//vConsole.WriteLine(seq[4]);//zConsole.WriteLine(seq.IndexOf("z"));//4Console.WriteLine(seq.RemoveAt(2));//xConsole.WriteLine(seq.ToString());//v,w,y,zseq.InsertBefore("x", 2);      Console.WriteLine(seq.ToString());//v,w,x,y,zConsole.WriteLine(seq.GetItemAt(2));//xseq.Reverse();Console.WriteLine(seq.ToString());//z,y,x,w,vseq.InsertAfter("z_1", 0);seq.InsertAfter("y_1", 2);seq.InsertAfter("v_1", seq.Count()-1);Console.WriteLine(seq.ToString());//z,z_1,y,y_1,x,w,v,v_1

顺序表的优点:读取元素时可直接定位,所以在某些操作(比如将顺序表元素反转合围)中,不需要完全遍历,循环次数(即时间复杂度)相对完全遍历而言能减少一半。

顺序表的优点:插入/删除元素,因为要保持其顺序性,所以后续元素需要移动,增加了时间开销。

最后指出:.Net命名空间System.Collections.Generic中的List<T>就是一个内置的顺序表.

希望本文所述对大家C#程序设计有所帮助。

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