数据结构算法 - 线性表的实现

数组 是线性表数据结构中 顺序存储 的具体实现。用一组 连续 的内存空间，存储 相同类型 的数据

链表 是线性表数据结构中 链式存储的具体实现。用 节点 的 指针 把各个节点串联在一起

数组的基本操作

• 在指定位置插入元素
• 删除指定元素
• 查找值等于给定值的元素
• 查找数组小标为 index 的元素

根据 线性表 顺序存储的数据结构特征，我们可以知道，数组的 插入、删除 时间复杂度为 O(n)，因为涉及到数据的搬移操作；数组的 根据下标访问元素 的时间复杂度为 O(1)，这是 连续的内存空间 带来的优势，根据 寻址公式 我们可以很容易的找到指定下标的内存地址

数组的代码实现 (PHP)

class MyArray
{
	// 数组大小
	private $size;
    // 当前数组长度
    private $len;
    // 数组的数据
    private $data;
    
    /**
     * 初始化数组
	 */
    public function __construct($size = 0)
    {
		if ($size <= 0) throw new Exception('Invalid Array size');
		
		$this->size = $size;
		$this->len = 0;
		$this->data = array();
	}
	
	/**
	 * 判断数组是否已满
	 */
	private function full()
	{
		if ($this->size == $this->len) return true;

		return false;
	}
	
    /**
	 * 索引是否超出范围
	 */
	private function outOfRange($index)
	{
		if ($index < 0 || $index >= $this->len) return true;

	 	return false;
	}

	/**
     * 根据索引访问数据元素
	 */
	public function find($index)
	{
		if (true === $this->outOfRange($index)) {
			throw new Exception('Index out of range');
		}

		return $this->data[$index];
	}

	/**
	 * 在指定索引 index 处插入数据 data
	 */
	public function insert($index, $data)
	{
		if (true === $this->full()) {
			throw new Exception('Array is full');
		}

		for ($i = $this->len - 1; $i >= $index; $i--) {
			$this->data[$i] = $this->data[$i - 1];
		}
		$this->data[$index] = $data;
		$this->len++;

		return $index;
	}

	/**
     * 删除指定索引的值
	 */
	public function delete($index)
	{
		if (true === $this->outOfRange($index)) {
			throw new Exception('Index out of range');
		}
		
		$data = $this->data[$index];
		for ($i = $index; $i < $this->len - 1; $i++) {
			$this->data[$i] = $this->data[$i + 1];
		}
		// unset 掉移动元素后最后的重复元素
		unset($this->data[$this->len - 1]);
		$this->len--;

		return $data;
	}
}

链表的基本操作

• 初始化链表
• 插入一个节点
• 删除指定节点
• 查询值等于给定值的节点

链表的代码实现 (PHP)

class LinkedListNode
{
	// 节点的数据
	public $data;
	// 节点的指针
	public $next;

	public function __construct($data = null)
	{
		$this->data = $data;
		$this->next = null;
	}
}

class LinkedList
{
	/**
	 * 哨兵，头节点
	 * @var LinkedListNode
	 */
	public $head;
	// 链表的长度
	public $len;

	/**
	 * 初始化链表
	 */
	public function __construct(LinkedListNode $head)
	{
		$this->head = $head;
		$this->len = 0;
	}
	
	/**
	 * 插入节点，默认头插法 (头节点后插入)
	 */
	public function insert($value)
	{
		try {
			$this->insertAfterNode($this->head, $value)
		} catch (Exception $e) {
			throw new Exception($e);
		}
		
		return true;
	}

	/**
	 * 查询值等于给定值的节点
	 */
	public function getNodeByValue($value)
	{
		$curNode = $this->head;
		while(null !== $curNode) {
			if ($value == $curNode->data) {
				return $curNode;
			}
			$curNode = $curNode->next;
		}
		
		return null;
	}

	/**
	 * 查询链表的第 index 个节点
	 */
	public function getNodeByIndex($index)
	{
		if ($index <= 0 || $index > $this->len) {
			throw new Exception('Index out of range');
		}
		
		$curNode = $this->head;
		for ($i = 0; $i <= $index; $i++) {
			$curNode = $curNode->next;
		}

		return $curNode;
	}

	public function delete(LinkedListNode $node)
	{
		if (null === $node) {
			throw new Exception('Invalid node');
		}
		
		$preNode = $this->getPreNode($node);
		$preNode->next = $node->next;
		unset($node);
		$this->len--;

		return true;
	}
	
	private function getPreNode(LinkedListNode $node)
	{
		if (null === $node) {
			throw new Exception('Invalid node');
		}

		$curNode = $this->head;
		$preNode = $this->head;
		while (null != $curNode && $curNode != $node) {
			$preNode = $curNode;
			$curNode = $curNode->next;
		}
		
		return $preNode;
	}

	/**
     * 指定节点后插入元素
	 */
	private function insertAfterNode(LinkedListNode $node, $value)
	{
		if (null === $node) throw new Exception('Node is null');
		
		$newNode = new LinkedListNode($value);
		$newNode->next = $node->next;
		$node->next = $newNode;
		$this->len++;

		return true;
	}
}