C语言实现静态链表的方法

 更新时间:2013年03月17日 15:44:27   作者:  
分享一段代码,一个静态链表的C语言实现,其中包含着一种简单的内存管理策略:固定大小的链式管理。

在动手之前我一直以为静态链表和动态链表没有什么差别,细细一想才发现,原来静态链表之中隐藏着一个非常值得讨论的话题——内存管理。

静态链表的“静态”二字是指内存的来源为静态内存(通常用全局数组)。与动态链表不同,在静态链表中节点内存的申请与释放都需要自行维护,由于这里是链表,也很容易想到将空余的节点链接起来形成一个free_list,每次需要时从free_list头部取出一个节点,释放时再将节点加到头部,这样就能够非常容易的实现链表的其他操作。

复制代码 代码如下:

// 静态链表 的实现
 #include <stdio.h>

 #define MAXN 16 // capacity of list.
 typedef int element; // element type.

 // define boolean type:
 typedef int bool;
 #define true -1
 #define false 0

 #define NPTR -1 // null pointer definition. can not between 0 to MAXN-1.
 typedef int pointer;

 #define DEBUGVAL(x) printf("%s: %d\n", #x, (x)); // a macro for debug.

 struct __node
 {
     element data;
     pointer next;
 }SLList[MAXN];
 pointer ifree, idata;

 #define nextof(p) SLList[p].next
 #define dataof(p) SLList[p].data

 #define _alloc(d) ifree; dataof(ifree)=(d); ifree != NPTR ? ifree=nextof(ifree) : NPTR
 #define _free(p)  nextof(p)=ifree; ifree = p

 void init()
 {
     int i;
     ifree = 0;
     idata = NPTR;
     for( i=0; i < MAXN-1; i++)
         nextof(i) = i+1;
     nextof(i) = NPTR;
 }

 // clear all nodes.
 void clear() { init(); }

 // push val to front.
 bool push_front(element val)
 {
     pointer tmp, np;
     if( ifree != NPTR ) {
         np = _alloc(val);
         nextof(np) = idata;
         idata = np;
         return true;
     }
     return false;
 }

 // push val to end of list.
 bool push_back(element val)
 {
     if( idata == NPTR ) { // 空表,直接写入
         idata = _alloc(val);
         nextof(idata) = NPTR;
         return true;
     }
     if( ifree != NPTR ) { // 非空,先找到最后一个节点
         pointer last = idata, np;
         while( nextof(last) != NPTR ) last = nextof(last);       
         np = _alloc(val);
         nextof(np) = NPTR;
         nextof(last) = np;
         return true;
     }
     return false;
 }

 // insert val to after p pointed node.
 bool insert_after(pointer p, element val)
 {
     if( ifree != NPTR && p != NPTR ) {
         pointer pn = _alloc(val);
         nextof(pn) = nextof(p);
         nextof(p)  = pn;       
         return true;
     }
     return false;
 }

 // insert to the position in front of p.
 bool insert(pointer ptr, element val)
 {
     if( ifree == NPTR ) return false;  // 没有结点,直接返回
     if( ptr == idata ) { // 有一个节点
         pointer np = _alloc(val);
         nextof(np) = idata;
         idata = np;   
         return true;
     }
     else { // 其他情况,先找 ptr 的前驱,再插入
         pointer p = idata;
         while(  p != NPTR ) {
             if( nextof(p) == ptr ) { // find p -- the prev node of ptr.
                 return insert_after(p, val); // insert val after p.           
             }
            p = nextof(p);
         }
     }
     return false;
 }

 // find element, return the prev node pointer.
 pointer find_prev(element val)
 {
     pointer p = idata;
     while(  p != NPTR ) {
         if( dataof( nextof(p) ) == val )
             return p;
         p = nextof(p);
     }
     return NPTR;
 }

 // find element, return the node  pointer.
 pointer find(element val)
 {
     pointer p = idata;
     while(  p != NPTR ) {
         if( dataof(p) == val ) return p;
         p = nextof(p);
     }
     return NPTR;
 }

 // pop front element.
 void pop_front()
 {
     if( idata != NPTR ) { // 将 data list 最前面的节点 移到 free list 上
 #if 0
         pointer p = idata;       
         idata = nextof(idata); // idata = nextof(idata);
         nextof(p) = ifree;  // SLList[p].next = ifree;
         ifree = p;
 #else
         pointer p = idata;
         idata = nextof(idata);
         _free(p);
 #endif
     }
 }

 // pop back element.
 void pop_back()
 {
     if( idata == NPTR ) return;
     if( nextof(idata) == NPTR ) { // only 1 node.
         nextof(idata) = ifree;
         ifree = idata;
         idata = NPTR;
     }
     else { // 找到最后一个节点 p,以及它的前驱 q.
         // TODO: find the last node p, and it's perv node q.
         pointer p = idata, q;
         while( nextof(p) != NPTR ) {
             q = p;
             p = nextof( p );
         }
         // remove *p to free list, update nextof(q) to NPTR.
         nextof(p) = ifree;
         ifree = p;
         nextof(q) = NPTR;
     }
 }

 void show()
 {
     pointer p = idata;
     for( ; p != NPTR; p = nextof(p) ) {
         printf(" %3d ", dataof(p) );
     }
     printf("\n");
 }

 #define INFOSHOW
 void info()
 {
 #ifdef INFOSHOW
     int i;   
     DEBUGVAL(ifree);
     DEBUGVAL(idata);
     puts("====================\n"
         "index\tdata\tnext\n"
         "--------------------");
     for(i=0; i<MAXN; i++) {
         printf("%d\t%d\t%d\n", i, SLList[i].data, SLList[i].next);
     }
     puts("====================\n");
 #endif
 }

 /*
     测试程序:
 */
 int main()
 {
     int i;
     init();

 #if 1  // push_front test:
     puts("push_front test:");
     for(i=0; i<MAXN+2; i++)    {
         push_front(2*i+1);
         show();   
     }

     puts("pop_front test:");
     for(i=0; i<MAXN+2; i++)    {
         pop_front();
         show();
     }
 #endif

 #if 1 // push_back test:
     puts("push_back test:");
     for(i=0; i<MAXN+2; i++)    {
         push_back((i+1)*10);
         show();   
     }

     puts("pop_back test:");
     for(i=0; i<MAXN+1; i++)
     {
         pop_back();
         show();
     }
 #endif

 #if 1 // insert test:
     puts("insert test:");
     for(i=0; i<MAXN+2; i++)
     {
         insert(idata, (i+1)*10);
         show();
     }
     puts("clear...\n");
     clear();
 #endif

 #if 1 // insert_after test:
     puts("insert_after test:");
     push_back(-99);
     for(i=0; i<MAXN+1; i++) {
         insert_after(idata, i+1);
         show();
     }
     puts("clear...\n");
     clear();
 #endif

 #if 1 // find test:
     puts("find test:");
     for(i=0; i<MAXN/2; i++) {
         push_front(MAXN-i);
         push_back(MAXN/2-i);
         //show();
     }
     show();
     info();
     for(i=0; i<MAXN; i++) {
         int val = rand()%(2*MAXN);
         pointer p = find(val);
         if( p != NPTR )
             printf("%3d %3d found at %d\n", val, dataof(p), p);
         else
             printf("%3d not found\n", val);
     }
 #endif

 #if 1
     puts("\nfind_prev test:");
     for(i=0; i<MAXN; i++) {
         int val = rand()%(2*MAXN);
         pointer p = find_prev(val);
         if( p != NPTR )
             printf("%3d %3d found at %d's next.\n", val, dataof(nextof(p)), p);
         else
             printf("%3d not found\n", val);
     }
 #endif

 #if 1 // find_prev and insert_after test:
     clear();
     puts("\nfind_prev and insert_after test:");
     for(i=0; i<MAXN/2; i++)    {
         push_front(MAXN/2-i);
     }
     show();
     for(i=0; i<MAXN/2; i++) {
         int val = rand()%(2*MAXN), n=-(i+1);
         pointer p = find_prev(val);
         if( p != NPTR ) {
             printf("insert %d to front of %d:", n, val);
             insert_after(p, n);
             show();
         }
     }   
 #endif   

 #if 1 // find and insert test:
     clear();
     puts("\nfind and insert test:");
     for(i=0; i<MAXN/2; i++)    {
         push_front(MAXN/2-i);
     }
     show();
         for(i=0; i<MAXN/2; i++) {
         int val = rand()%MAXN, n=-(i+1);
         pointer p = find(val);
         if( p != NPTR ) {
             printf("insert %d to after of %d:", n, val);
             insert_after(p, n);
             show();
         }
     }
 #endif

     puts("end of main().");   
     return 0;
 }

 //

测试结果如下:


复制代码 代码如下:

push_front test:
    1
    3    1
    5    3    1
    7    5    3    1
    9    7    5    3    1
   11    9    7    5    3    1
   13   11    9    7    5    3    1
   15   13   11    9    7    5    3    1
   17   15   13   11    9    7    5    3    1
   19   17   15   13   11    9    7    5    3    1
   21   19   17   15   13   11    9    7    5    3    1
   23   21   19   17   15   13   11    9    7    5    3    1
   25   23   21   19   17   15   13   11    9    7    5    3    1
   27   25   23   21   19   17   15   13   11    9    7    5    3    1
   29   27   25   23   21   19   17   15   13   11    9    7    5    3    1
   29   27   25   23   21   19   17   15   13   11    9    7    5    3    1
   29   27   25   23   21   19   17   15   13   11    9    7    5    3    1
pop_front test:
   27   25   23   21   19   17   15   13   11    9    7    5    3    1
   25   23   21   19   17   15   13   11    9    7    5    3    1
   23   21   19   17   15   13   11    9    7    5    3    1
   21   19   17   15   13   11    9    7    5    3    1
   19   17   15   13   11    9    7    5    3    1
   17   15   13   11    9    7    5    3    1
   15   13   11    9    7    5    3    1
   13   11    9    7    5    3    1
   11    9    7    5    3    1
    9    7    5    3    1
    7    5    3    1
    5    3    1
    3    1
    1
 

 

push_back test:

   20
   20   30
   20   30   40
   20   30   40   50
   20   30   40   50   60
   20   30   40   50   60   70
   20   30   40   50   60   70   80
   20   30   40   50   60   70   80   90
   20   30   40   50   60   70   80   90  100
   20   30   40   50   60   70   80   90  100  110
   20   30   40   50   60   70   80   90  100  110  120
   20   30   40   50   60   70   80   90  100  110  120  130
   20   30   40   50   60   70   80   90  100  110  120  130  140
   20   30   40   50   60   70   80   90  100  110  120  130  140  150
   20   30   40   50   60   70   80   90  100  110  120  130  140  150  160
   20   30   40   50   60   70   80   90  100  110  120  130  140  150  160
   20   30   40   50   60   70   80   90  100  110  120  130  140  150  160
pop_back test:
   20   30   40   50   60   70   80   90  100  110  120  130  140  150
   20   30   40   50   60   70   80   90  100  110  120  130  140
   20   30   40   50   60   70   80   90  100  110  120  130
   20   30   40   50   60   70   80   90  100  110  120
   20   30   40   50   60   70   80   90  100  110
   20   30   40   50   60   70   80   90  100
   20   30   40   50   60   70   80   90
   20   30   40   50   60   70   80
   20   30   40   50   60   70
   20   30   40   50   60
   20   30   40   50
   20   30   40
   20   30
   20
 


insert test:

   10
   20   10
   30   20   10
   40   30   20   10
   50   40   30   20   10
   60   50   40   30   20   10
   70   60   50   40   30   20   10
   80   70   60   50   40   30   20   10
   90   80   70   60   50   40   30   20   10
  100   90   80   70   60   50   40   30   20   10
  110  100   90   80   70   60   50   40   30   20   10
  120  110  100   90   80   70   60   50   40   30   20   10
  130  120  110  100   90   80   70   60   50   40   30   20   10
  140  130  120  110  100   90   80   70   60   50   40   30   20   10
  150  140  130  120  110  100   90   80   70   60   50   40   30   20   10
  150  140  130  120  110  100   90   80   70   60   50   40   30   20   10
  150  140  130  120  110  100   90   80   70   60   50   40   30   20   10
clear...

insert_after test:
 -99    1
 -99    2    1
 -99    3    2    1
 -99    4    3    2    1
 -99    5    4    3    2    1
 -99    6    5    4    3    2    1
 -99    7    6    5    4    3    2    1
 -99    8    7    6    5    4    3    2    1
 -99    9    8    7    6    5    4    3    2    1
 -99   10    9    8    7    6    5    4    3    2    1
 -99   11   10    9    8    7    6    5    4    3    2    1
 -99   12   11   10    9    8    7    6    5    4    3    2    1
 -99   13   12   11   10    9    8    7    6    5    4    3    2    1
 -99   14   13   12   11   10    9    8    7    6    5    4    3    2    1
 -99   15   14   13   12   11   10    9    8    7    6    5    4    3    2    1
 -99   15   14   13   12   11   10    9    8    7    6    5    4    3    2    1
 -99   15   14   13   12   11   10    9    8    7    6    5    4    3    2    1
clear...

find test:
   10   11   12   13   14   15   16    8    7    6    5    4    3    2    1
ifree: -1
idata: 14
====================
index    data    next
--------------------
    16    1
    8    3
    15    0
    7    5
    14    2
    6    7
    13    4
    5    9
    12    6
    4    11
    11    8
    3    13
    10    10
    2    15
    9    12
    1    -1
====================
   9 found at 14
   3 found at 11
 not found
   4 found at 9
   1 found at 15
  12 found at 8
 not found
  14 found at 4
 not found
  16 found at 0
   9 found at 14
 not found
 not found
 not found
   9 found at 14
  11 found at 10

find_prev test:
 not found
   6 found at 3's next.
 not found
 not found
   7 found at 1's next.
  12 found at 10's next.
 not found
 not found
   4 found at 7's next.
 not found
  13 found at 8's next.
 not found
   6 found at 3's next.
 not found
   7 found at 1's next.
 not found

find_prev and insert_after test:
    2    3    4    5    6    7    8
insert -4 to front of 8:   1    2    3    4    5    6    7   -4    8
insert -5 to front of 3:   1    2   -5    3    4    5    6    7   -4    8
insert -8 to front of 6:   1    2   -5    3    4    5   -8    6    7   -4    8

find and insert test:
    2    3    4    5    6    7    8
insert -2 to after of 3:   1    2    3   -2    4    5    6    7    8
insert -6 to after of 8:   1    2    3   -2    4    5    6    7    8   -6
insert -7 to after of 5:   1    2    3   -2    4    5   -7    6    7    8   -6
end of main().

相关文章

  • c++ 构造函数中调用虚函数的实现方法

    c++ 构造函数中调用虚函数的实现方法

    下面小编就为大家带来一篇c++ 构造函数中调用虚函数的实现方法。小编觉得挺不错的,现在就分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2016-12-12
  • C++实现LeetCode(117.每个节点的右向指针之二)

    C++实现LeetCode(117.每个节点的右向指针之二)

    这篇文章主要介绍了C++实现LeetCode(117.每个节点的右向指针之二),本篇文章通过简要的案例,讲解了该项技术的了解与使用,以下就是详细内容,需要的朋友可以参考下
    2021-07-07
  • mac 配置Clion运行C和C++的环境的详细步骤

    mac 配置Clion运行C和C++的环境的详细步骤

    这篇文章主要介绍了mac 配置Clion运行C和C++的环境的步骤详解,本文给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下
    2021-04-04
  • c++中为什么不提倡使用vector示例详解

    c++中为什么不提倡使用vector示例详解

    这篇文章主要给大家介绍了关于c++中为什么不提倡使用vector的相关资料,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家学习或者使用c++具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面来一起学习学习吧
    2019-08-08
  • 数据结构课程设计-用栈实现表达式求值的方法详解

    数据结构课程设计-用栈实现表达式求值的方法详解

    本篇文章是对在c语言中用栈实现表达式求值的方法进行了详细的分析介绍,需要的朋友参考下
    2013-05-05
  • 深入分析C中不安全的sprintf与strcpy

    深入分析C中不安全的sprintf与strcpy

    本篇文章是对C中不安全的sprintf与strcpy函数的使用进行了详细的分析介绍,需要的朋友参考下
    2013-05-05
  • 详谈C++的内存泄漏问题

    详谈C++的内存泄漏问题

    下面小编就为大家带来一篇详谈C++的内存泄漏问题。小编觉得挺不错的,现在就分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2017-05-05
  • C++基于Boost库实现命令行解析

    C++基于Boost库实现命令行解析

    Boost库中默认自带了一个功能强大的命令行参数解析器,以往我都是自己实现参数解析的,今天偶尔发现这个好东西,就来总结一下参数解析的基本用法,该库需要引入program_options.hpp头文件,即可使用了
    2021-06-06
  • Android App仿微信界面切换时Tab图标变色效果的制作方法

    Android App仿微信界面切换时Tab图标变色效果的制作方法

    这篇文章主要介绍了Android App仿微信界面切换时Tab图标变色效果的制作方法,重点讲解了图标的绘制技巧,需要的朋友可以参考下
    2016-04-04
  • c++常量详解

    c++常量详解

    常量是存放固定且不可变值的,一旦确定初始值则在程序其它地方不可改变, 所以const对象必须初始化。常量一般使用const关键字来修饰
    2017-06-06

最新评论