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广义表
1.定义:广义表是一种复杂的数据结构,是线性表的扩展,能够表示树结构和图结构。
2.细分定义:广义表是n个数据元素a0,a1,...,an-1组成的有限序列,记为
GList=(a0,a1,...,an-1)
其中,
(1)ai或为不可分的数据元素(称为原子),或为可再分的广义表(称为子表)。
(2)广义表的元素个数n称为广义表长度(特殊:当n=0时,为空表。)
(3)广义表的深度是指表格中所含括号的层数(特殊:原子的深度为0,空表的深度为1.)
注意:如果广义表作为自身的一个元素,则称该广义表为递归表。递归的深度是无穷指,其长度是有限值。
(4)为了区分原子和表,约定大写字母表示表,小写字母表示原子。
(5)另一种广义表表示称为又名表,约定每个表都要有名称,将名称写在表组成的括号前。
(6)广义表的语法:其中“()”作为广义表开始和结束的标记,“,”作为原子或子表的分隔符。
3.广义表的特性。
(1)线性结构。(广义表是一种线性结构,数据元素之间是线性关系,只不过元素不一定都是原子了,
如果元素都是原子,那么这个广义表就是线性表,所以说线性表是广义表的特例)
(2)多层次结构,有深度。(注意:广义表是树的扩展。当限制表中成分不能共享和递归时,该广义树
就是树,树中的叶子结点对应广义表中的原子,非叶结点对应子表)
(3)可共享(一个广义表可作为其他广义表的子表,多个广义表可共享一些广义表。
(4)可递归(广义表是一个递归表,当广义表中有共享或递归成分的子表时构成图结构,与有根,有序,有向图对应。
4.广义表的图形表示
a.说明:
(1)当广义表L(a,b)的数据元素全部都是原子时,L为线性结构的线性表。
(2)当广义表L(c,L)的数据元素中有子表,但没有共享和递归成分时,T为树结构的纯表。
(3)当广义表L(d,L,T)的数据元素中有子表,并且有共享成分时,G为结构的再入表。
(4)当广义表L(e,Z)的数据元素中有子表且有递归成分时,Z为图结构的递归表。
5.广义表的抽象数据类型
a.广义表的操作主要有:
(1)创建广义表
(2)判断广义表是否为空表
(3)遍历广义表
(4)求广义表长度和深度
(5)插入和删除数据元素
(6)查找指定原子所在结点
(7)比较广义表是否相等
(8)复制广义表等
b.广义表接口GGenList
public interface GGenList<T>
{
boolean isEmpty(); //判断广义表是否为空
int length(); //返回广义表长度
int depth(); //返回广义表深度
GenListNode<T> insert(int i,T x); //返回原子x作为第i个元素
GenListNode<T> insert(int i,GenList<T> glist);//插入子表作为第i个元素
void remove(int i); //删除第i个元素
}
6.广义表的存储结构
a.广义表的单链表示
结点说明:其有三个域组成,分别为如下:
atom:其是一个标志位,表示该元素是否为原子,atom=1,为原子。atom=0,为子表。
data:当atom=1,data域的保存原子信息,atom=0,data域保存子表的第一个结点地址。
next:保存后继结点地址,若没有后继元素,next=null。
b.广义表的双链表示
结点说明:其有三个域组成,分别为如下:
data:数据,可为原子,也可为子表
child:只当data为原子,child为null。
next:保存后继结点地址,若没有后继元素,next=null。
注意:广义表的双链表示必须带头结点,否则对共享子表进行头插入和头删除操作将产生错误。
c.广义表的双链表示的实现
(1).广义表双链表示的结点类
public class GenListNode<T>
{
public T data; //数据域
public GenList<T> child; //地址域,指向子表
public GenListNode<T> next; //地址域,指向后继结点
// 构造结点,data指定元素,child指向子表,next指向后继结点
public GenListNode(T data,GenList<T> child,GenListNode<T> next)
{
this.data=http://www.mamicode.com/data;
this.child=child;
this.next=next;
}
public GenListNode(T data){ this(data,null,null);}
//构造头结点
public GenListNode(){ this(null,null,null);}
}
(2)双链表示的广义表类
public class GenList<T> //双链表示的广义表类
{
public GenListNode<T> head; //头指针,指向头结点
//构造空广义表。创建头结点,三个域值都为null
public GenList(){ head=new GenListNode<T>();}
public GenList(T[] atoms)//构造广义表,由数组提供原子初值,算法同单链表,方法体暂忽略
//判断广义表是否空
public boolean isEmpty(){ return head.next==null;}
public int length() //返回广义表长度,算法同单链表,方法体暂忽略
public String toString(){ return this.toString("");} //返回广义表所有元素的描述字符串
//返回广义表所有元素值对应的字符串,形式为"(,)",广义表遍历算法,递归算法
public String toString(String str)
{
str+="(";
GenListNode<T> p=this.head.next;
while(p!=null)
{
if(p.child==null)
str+=p.data.toString();
else{ str.child.toString(); //递归调用,遍历子表添加子表描述字符串
if(p.next!=null)
str+=",";
p=p.next;
}
return str+")"; //如果是空表,只返回()
}
public int depth() //返回广义表深度,递归方法
{
int max=1;
GenListNode<T> p=this.head.next;
while(p!=null)
{
if(p.child!=null)
{
int d=p.child.depth(); //递归调用,返回子表深度
if(max<=d) //记住最大子表深度
{ max=d+1 ;//当前广义表深度为子表深度加一
}
p=p.next;
}
return max;
}
//插入原子作为第i个元素,算法同单链表,方法体暂忽略
public GenListNode<T> insert(int i,T x)
public GenListNode<T> insert(int i,GenList<T> glist) //插入子表作为第i个元素
{
if(glist==null)
return null; //不能插入空对象
GenListNode<T> p=this.head;
for(int j=0;p.next!=null&&j<i;j++){
p=p.next;
}
p.next=new GenListNode<T>(null,glist,p.next);
return p.next;
}
//广义表最后添加原子结点,算法同单链表
public void append(T x){
while(p.next!=null){
p=p.next;
}
p.next=new GenListNode<T>(x,null,null);
}
//在广义表最后添加子表
public void append(GenList<T> glist){
insert(integer.MAX_VALUE,glist); }
}
(3)由原子数组构造广义表。
public class GenList_ex
{
public static void main(String[] args)
{
String[] glist={"b","c","e"};
GenList<String> glist1=new Genlist<String>(glist); //由原子数组构造广义表
glist1.insert(0,"a"); //头插入原子
glist1.insert(3,"d"); //中间插入
glist.append("f"); //尾插入
}
(4)由广义表表示创建广义表
public class GenList_String
{
private static int i=0;
public static GenList<String> createGenList(String gliststr)
{
i++; //跳过‘(’
GenList<String> glist=new GenList<String>(); //构造空广义表,只有头结点
GenListNode<String> p=glist.head; //指向头结点
while(i<gliststr.length())
{
char ch=gilststr.charAt(i);
switch(ch)
{
case ‘,‘:i++;
break;
case ‘(‘:
{
p.next=new GenListNode<String>(); //创建子表结点
p=p.next;
p.child=create(gliststr); //创建子表,递归调用
break;
}
case ‘)‘:i++;
return gilst;
default : //字符串表示原子
{
int j=i+1;
ch=gliststr.charAt(j);
while(ch!=‘(‘&&ch!=‘,‘&&ch!=‘)‘)
{
j++;
ch=gliststr.charAt(j);
}
p.next=new GenListNode<String>(gilststr.substring(i,j)); //创建结点
p=p.next;
i=j;
}
}
}return null;
}
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