自组织链表
由于链表中,在某一时间段内每个元素使用的频率不同,所以,依赖于这种特点,产生了自组织链表,来提高链表的查找效率。
自组织链表可以动态的组织链表,有很多种方法,这里列举4种:
1、前移法:找到需要的元素之后,将它放到链表开头
2、换位法:找到需要的元素之后,将它和前驱交换位置
3、计数法:在结点中记录被访问的次数,根据被访问的次数,对链表进行排序
4、排序法:根据链表结点本身的属性进行排序
以前移法为例,在应用访问数据库时,通常是某个用户对与其相关的信息进行频繁的操作。这样,采用前移法时,就能将正在被访问的元素放在链表开头,大大提高了查找效率。
下面以前移法为例,实现一个自组织链表。
该实现在普通单向链表的代码上进行添加和修改,直接实现了前移法。
#include<iostream>
#include<string>
#include<stdio.h>
using namespace std;
//节点类,代表链表的结点
class Node{
public:
int value; //存储节点的值
Node* next; //存储下一个节点的指针
Node(int aValue, Node* aNext = NULL){ //构造函数,必须传入结点的值,下一个节点默认为NULL
this->value = aValue;
this->next = aNext;
}
};
class LinkedList{ //普通单向链表类
public:
int length = 0; //链表长度,该属性不重要,下面的方法中也没有用到,但是维护了该属性
Node* head = 0; //链表头节点的指针
Node* tail = 0; //链表尾节点的指针
LinkedList(){
}
int isEmpty(){ //判断链表是否为空,头指针为0代表空
return head == 0;
}
//向链表头添加数据
int addToHead(int aValue){
head = new Node(aValue, head); //添加节点
if (tail == 0) tail = head; //如果尾指针为空,说明链表本身为空,更新尾指针
length++;
}
//向链表尾添加数据
int addToTail(int aValue){
//如果尾指针为空,说明链表本身为空,更新尾指针和头指针
if (tail == 0) head = tail = new Node(aValue);
//否则只更新尾指针
else tail = tail->next = new Node(aValue);
length++;
}
//从链表头删除数据
int deleteFromHead(){
//如果链表为空,无法删除,返回-1
if (head == 0) return -1;
//记录被删除的结点指针和值
Node* deletedNode = head;
int deletedValue = head->value;
if (head == tail) //如果链表只有一个结点,那么删除后头和尾都为空
head = tail = 0;
else
head = head->next;
length--;
delete deletedNode;
return deletedValue; //返回被删除的值
}
int deleteFromTail(){
//如果链表为空,无法删除,返回-1
if (head == 0) return -1;
//记录被删除的结点指针和值
Node* deletedNode = tail;
int deletedValue = tail->value;
if (head == tail) //如果链表只有一个结点,那么删除后头和尾都为空
head = tail = 0;
else {
Node* now = 0;
for(now=head; now->next!=tail; now=now->next); //遍历链表,找到倒数第二个结点
//printf("Fine -2 Node Value: %d\n", now->value);
now->next = 0;
tail = now;
}
length--;
delete deletedNode;
return deletedValue; //返回被删除的值
}
int deleteNode(int index){
if (index <= 0) return -1;
//如果链表为空,无法删除,返回-1
if (head == 0) return -1;
Node* now = 0;
int cnt = 1; //计数器
/*
下面的循环作用:
情况1:正常情况下,找到要删除的结点的前一个结点;
情况2:如果要删除的结点序号大于总结点数,使得找到的值停止在NULL
*/
for(now=head; cnt+1<index && now!=0; cnt++,now=now->next);
//printf("Find now: value: %d\n", now->value);
if(now == 0) return -1; //情况2发生,直接返回
//记录被删除的结点指针和值
Node* deletedNode = now->next;
int deletedValue = deletedNode->value;
//情况1:将该结点删除
if (cnt == index-1)
now->next = now->next->next;
length--;
//如果末尾结点被删除,更新tail
if (deletedNode->next == 0){
tail = now;
}
delete deletedNode;
return deletedValue;
}
//向指定序号处插入结点
void addNode(int value, int index){ //index starts from 1
if (index <= 0) return;
//处理链表为空插入结点的情况
if (head == 0 && index == 1) {
head = tail = new Node(value);
length++;
return ;
}
//处理在链表头插入数据的情况
if (index == 1){
head = new Node(value, head);
length++;
return ;
}
Node* aheadOfAdd = NULL;
int cnt = 1;
//循环找到要插入的结点之前的那个结点
for (aheadOfAdd=head,cnt=1; aheadOfAdd!=0&&cnt+1<index; cnt++,aheadOfAdd=aheadOfAdd->next);
//如果以上循环因为条件“cnt+1<index”不成立而终止,则因为要插入的结点序号超过了链表总大小
if (!index == cnt+1)
return ;
if (aheadOfAdd == 0)
return ;
//printf("%d\n", aheadOfAdd->value);
aheadOfAdd->next = new Node(value, aheadOfAdd->next);
length++;
//如果向尾部插入了结点,更新tail
if (aheadOfAdd->next->next == 0) tail = aheadOfAdd->next;
}
void printSelf(){ //打印链表内容
Node* nodeToPrint = this->head;
printf("Content of LinkedList:");
while(nodeToPrint != NULL){
printf("%d ", nodeToPrint->value);
if(nodeToPrint == tail)
printf("tail is reached!\n");
nodeToPrint = nodeToPrint->next;
}
printf("\n");
}
//判断链表是否包含某个值
Node* contains(int value){
for(Node* now=head; now!=0; now=now->next)
if (now->value == value)
return now;
return 0;
}
int nodeIndex(int value){
int cnt=0;
Node* now=0;
if (head == 0) return -1;
for (cnt=1,now=head; now!=0 && now->value!=value; now=now->next,cnt++);
return cnt;
}
Node* search(int value){
Node* now = contains(value);
if (now == 0) return 0;
deleteNode(nodeIndex(value));
addToHead(value);
return head;
}
};
//测试程序
int main(){
LinkedList* list = new LinkedList();printf(" %d\n", list->length);
list->addToHead(1);list->printSelf();printf(" %d\n", list->length);
list->addToHead(2);list->printSelf();printf(" %d\n", list->length);
list->addToHead(3);list->printSelf();printf(" %d\n", list->length);
list->addToHead(4);list->printSelf();printf(" %d\n", list->length);
list->addToTail(100);list->printSelf();printf(" %d\n", list->length);
list->addToTail(101);list->printSelf();printf(" %d\n", list->length);
list->addToTail(102);list->printSelf();printf(" %d\n", list->length);
list->addToTail(103);list->printSelf();printf(" %d\n", list->length);
//list->deleteNode(8);list->printSelf();printf(" %d\n", list->length);
list->search(103);list->printSelf();printf(" %d\n", list->length);
printf("%d",list->contains(21323)==0?0:1);
}