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delphi.数据结构.链表
链表作为一种基础的数据结构，用途甚广，估计大家都用过。
链表有几种，常用的是：单链表及双链表，还有N链表，本文着重单/双链表，至于N链表。。。不经常用，没法说出一二三来。
在D里面，可能会用Contnrs.pas.TStack/TQueue相关类，进行操作，不过里面的实现，并非使用的是链表实现，只是用TList，然后。。。实现的。
呵，TList怎么实现那些不是重点，本文着重是说一下自己使用链表的一些心得。
一：单链表：
单链表的用途，主要一个场景：队列（stack/queue），两者区别在于：stack: 先进先出（fifo）, queue：后进先出（lifo）
在单链表操作中，我的建议是：只做：进队(push), 出队(pop) 操作，不做delete操作，原因就一个：
删除需要循环，如果需要删除操作，请使用双链表的实现。
我不建议使用删除操作，所以，就不贴出delete代码了。
（个人理解：在不同场景，选择更合适的数据结构来处理，我是理解是不用这操作，所以就不说明。）
下面给出一个基础的，简单的单链表操作：
1 type 2 PSingleEntry = ^TSingleEntry; 3 TSingleEntry = record 4 next: PSingleEntry; 5 data: Pointer; 6 end; 7 8 // 9 // 定义单链表队列:10 // 1: head: 第一个结点; 11 // 2: tail: 最后一个结点(为fifo准备)12 PSingleLink = ^TSingleLink;13 TSingleLink = record14 head, tail: PSingleEntry;15 end;16 17 // 初始化18 procedure slink_init(var link: TSingleLink);19 begin20 link.head := nil;21 link.tail := nil;22 end;23 24 // 反初始化，或清空代码也类似，请自行写single_clear25 procedure slink_uninit(var link: TSingleLink);26 var27 entry, next_entry: PSingleEntry;28 begin29 entry := link.head;30 while entry <> nil do31 begin32 next_entry := entry.next;33 FreeMem(entry);34 entry := next_entry;35 end;36 link.head := nil;37 link.tail := nil;38 end;39 40 // 出队操作: result = false，表示无数据，否则出队成功，且data值正确41 function slink_pop(link: PSingleLink; var data: Pointer): Boolean;42 var43 entry: PSingleEntry;44 begin45 result := link.head <> nil;46 if result then47 begin48 entry := link.head;49 data := entry.data;50 link.head := entry.next;51 FreeMem(entry);52 end;53 end;54 55 // fifo入队：56 procedure slink_push_fifo(link: PSingleLink; data: Pointer);57 var58 entry: PSingleEntry;59 begin60 GetMem(entry, sizeof(entry^));61 62 entry.next := nil;63 entry.data := data;64 if link.head <> nil then65 link.tail.next := entry66 else67 link.head := entry;68 link.tail := entry;69 end;70 71 // lifo入队：72 procedure slink_push_lifo(link: PSingleLink; data: Pointer);73 var74 entry: PSingleEntry;75 begin76 GetMem(entry, sizeof(entry^));77 78 entry.data := data;79 entry.next := link.head;80 link.head := entry;81 end;
上面，只是一个简单的示例。不过，上面的基本操作，基本不会有变动，欢迎各位提出更简化的版本。
一般说来，上面的示例已经足够使用了。
不过，有些场景，需要更多的减少GetMem/FreeMem的使用，所以，会将这种操作，集成在所需要的对象中，如上例中的data: Pointer，它可能是TObject，又或是某数据类型的指针。。。不可避免的是它需要GetMem+FreeMem，所以，有时单链表的处理，又会如下：
1 type 2 PMyDataEntry = ^TMyDataEntry; 3 PMyDataEntry = record 4 next: PSingleEntry; 5 6 field1: Integer; 7 field2: string; 8 timestamp: Cardinal; 9 ...10 end;
使用PMyDataEntry， 即自己所需要的数据类型，也可以是TMyObject = class，形式不重要，重要的是上面的push&pop方法。
估计写完PMyDataEntry，用了后，又会发现，如果我有N多这类需要，MyDataEntry1, MyDataEntry2....
如果这种写法，那不得写N次，就不能弄个通用型的法子？
回答是：可以的。
在指针应用篇中，曾提到过偏移的作法，在push&pop中，根据data: Pointer(不管是pop&push)，都进行指针偏移，然后得到PDataEntry类型指针，然后，再进行pop&push操作。
当时，这种法子在data.create时，必须得先申请sizeof(TDataEntry) + sizeof(data)长度，再偏移sizeof(TDataEntry)，释放时反操作。
是不是有点麻烦？是的，麻烦到死，不过写一次，全部通用，还是值的花时间的。
不过，单链表的这种方式不写了，因为下面的双链表方式，得用这法子写，所以省略。
单链表大概如此，其它附加操作，如线程保护，自行解决吧。建议是直接在push&pop内部代码处理，而不是在外面（减少锁定的代码行操作）。
个人友情提示：单链表只用在队列，只有push&pop的操作的场景，而不是有delete或循环操作的场合。
二：双链表。
上面的单链表，没有删除delete操作，因为，是发现在实际使用过程中，如果带有循环操作，一般都会慢。
慢的原因当然是数量多，所以慢。也许，看者可能会说：我这边的场合，就不可能有大量数据的可能，写个循环多简单。不过我真心建议不使用，因为写通用型算法的时候，A场景不慢，也量少，不代表B场景，C场景，且测试期快，软件实际运行上线后，量的可能性不是刚开始开发时能考虑的。所以，在开发阶段，就尽量使用不会因为量大的情况下形成瓶颈的算法。这是一个习惯问题。要让我们的脑子，习惯于用更快，更优的的解决方法去解决问题的做法。
言归正传。还是队列，下面给出的是通用+集成型的双链表队列实现。
1 type 2 // 双链表每项定义，与单链表相比，多了prev指针 3 // 请注意：必须要用packet record，否则计算偏移会有误。 4 PDoubleEntry = ^TDoubleEntry; 5 TDoubleEntry = packed record 6 next, prev: PDoubleEntry; 7 data: array [0..0] of Byte; 8 end; 9 10 // 11 // 定义链表: 12 // head: 第一个结点 13 // tail: 最后一个结点(为fifo准备) 14 // 15 PDoubleLink = ^TDoubleLink; 16 TDoubleLink = record 17 head, tail: PDoubleEntry; 18 end; 19 20 const 21 // 双链表结点的偏移字节数 22 DLINK_OFFSET_SIZE = sizeof(TDoubleEntry) - 1; 23 24 // 初始化 25 procedure dlink_init(var link: TDoubleLink); 26 begin 27 link.head := nil; 28 link.tail := nil; 29 end; 30 31 // 反初始化，或清空代码也类似，请自行编写dlink_clear 32 procedure dlink_uninit(var link: TDoubleLink); 33 var 34 entry, next_entry: PDoubleEntry; 35 begin 36 entry := link.head; 37 while entry <> nil do 38 begin 39 next_entry := entry.next; 40 FreeMem(entry); 41 entry := next_entry; 42 end; 43 link.head := nil; 44 link.tail := nil; 45 end; 46 47 function dlink_entry_alloc(size: Integer): Pointer; 48 var 49 entry: PDoubleEntry; 50 begin 51 entry := AllocMem(DLINK_OFFSET_SIZE + size); 52 result := @entry.data[0]; 53 end; 54 55 procedure dlink_entry_free(data: Pointer); 56 begin 57 FreeMem(PAnsiChar(data) - DLINK_OFFSET_SIZE); 58 end; 59 60 // 出队操作: result = false，表示无数据，否则出队成功，且data值正确 61 function dlink_pop(link: PDoubleLink; var data: Pointer): Boolean; 62 var 63 entry: PDoubleEntry; 64 begin 65 result := link.head <> nil; 66 if result then 67 begin 68 entry := link.head; 69 data := @entry.data[0]; 70 link.head := entry.next; 71 end; 72 end; 73 74 // fifo入队 75 procedure dlink_push_fifo(link: PDoubleLink; data: Pointer); 76 var 77 entry: PDoubleEntry; 78 begin 79 entry := Pointer(PAnsiChar(data) - DLINK_OFFSET_SIZE); 80 entry.next := nil; 81 if link.head <> nil then 82 begin 83 link.tail.next := entry; 84 entry.prev := link.tail; 85 end else 86 begin 87 link.head := entry; 88 entry.prev := nil; 89 end; 90 link.tail := entry; 91 end; 92 93 // lifo入队： 94 procedure dlink_push_lifo(link: PDoubleLink; data: Pointer); 95 var 96 entry: PDoubleEntry; 97 begin 98 entry := Pointer(PAnsiChar(data) - DLINK_OFFSET_SIZE); 99 entry.next := link.head;100 entry.prev := nil;101 if link.head <> nil then102 link.head.prev := entry;103 link.head := entry;104 end;105 106 107 //108 // 双链表.delete结点操作109 // 标准几步操作，然后没了。110 //111 procedure dlink_delete(link: PDoubleLink; data: Pointer);112 var113 entry: PDoubleEntry;114 begin115 entry := Pointer(PAnsiChar(data) - DLINK_OFFSET_SIZE);116 if entry.prev <> nil then117 begin118 entry.prev.next := entry.next;119 if entry.next <> nil then120 entry.next.prev := entry.prev;121 end else122 begin123 link.head := entry.next;124 if entry.next <> nil then125 entry.next.prev := nil;126 end;127 FreeMem(entry);128 end;129 130 131 type132 // 这是调用: 自定义数据类型，以上双链表，可以自定义数据类型，如下：133 PMyTestRec = ^TMyTestRec;134 TMyTestRec = record135 v: Integer;136 s: string;137 end;138 139 procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);140 var141 i: Integer;142 data, temp: PMyTestRec;143 link: TDoubleLink;144 pop_count, push_count, error_count: Integer;145 begin146 dlink_init(link);147 148 // 测试1149 pop_count := 0;150 push_count := 0;151 error_count := 0;152 153 // 入队1154 for i := 0 to 10 do155 begin156 data := dlink_entry_alloc(sizeof(TMyTestRec));157 data.v := i;158 data.s := IntToStr(i);159 dlink_push_fifo(@link, data);160 inc(push_count);161 end;162 163 // 出队1164 while dlink_pop(@link, Pointer(data)) do165 begin166 inc(pop_count);167 if data.v <> StrToIntDef(data.s, -1) then168 inc(error_count);169 dlink_entry_free(data);170 end; 171 ShowMessageFmt(‘test1: push: %d, pop: %d, error: %d‘, [push_count, pop_count, error_count]);172 173 // 测试2174 pop_count := 0;175 push_count := 0;176 error_count := 0;177 temp := nil;178 179 // 入队2180 for i := 0 to 10 do181 begin182 data := dlink_entry_alloc(sizeof(TMyTestRec));183 184 // 从中间找个entry赋于temp，用于测试dlink_delete185 if i = 5 then186 temp := data;187 188 data.v := i;189 data.s := IntToStr(i);190 191 dlink_push_lifo(@link, data);192 inc(push_count);193 end;194 195 // 测试：删除中间的结点。196 dlink_delete(@link, temp);197 198 199 // 出队2200 while dlink_pop(@link, Pointer(data)) do201 begin202 inc(pop_count);203 if data.v <> StrToIntDef(data.s, -1) then204 inc(error_count);205 dlink_entry_free(data);206 end;207 ShowMessageFmt(‘test2: push: %d, pop: %d, error: %d‘, [push_count, pop_count, error_count]);208 209 dlink_uninit(link);210 end;
请看测试代码Button1Click，里面中的测试1是fifo，然后出队，测度是lifo，将中间的某结点记录，进行删除中间某结点。
上述双链表队列，适合push&pop&delete操作，可独立运作，也可与其它数据结构一块进行，比如hash什么的。
与单链表不同的是，多了一个dlink_delete函数，因为双链表，所以删除就几行，不进行循环。
与单链表实现不同的是：它在通用的基础上，将结点的分配与释放集成在一块，而单链表那个实现，只是一个通用的情况，结点的分配与释放得另外处理，这点要注意，当然，你可以自己去写集成在一块的写法，这里只是一个举例。
双链表使用场合甚广，写成这种集成模式，不好阅读不说，且不知如何调用。
因为本人用的比较多这种模式，比如:
1：hash中，根据key找到一个entry，然后删除就调用dlink_delete，操作多快
2：更多的情况下，上面的示例，只是一个示例，我会更多的扩展它里的头信息，而不只是next,prev几个字段，
增删改查时，进行相应处理。dlink_delete只是一个示例。:)
目地，还是想给大家一个抛砖的作用。
没了。
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2014.10.25 by qsl
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