Question

为什么在C？中实现链表的实现中使用指针很重要？

例如：

typedef struct item                                     
{
    type data;
    struct item *next;
} Item;

typedef struct list                                          
    Item *head;
} List;

如果Ill在没有指针的情况下使用相同的实现会发生什么？

Answer 1

嗯，你最终会得到像这样的东西

typedef struct item                                     
{
    type data;
    struct item next;
} Item;

现在C编译器将试图找出Item的大小。但由于next嵌入在Item中，因此最终会得到这样的等式

size-of-Item = size-of-type + size-of-Item

这是无限的。因此我们遇到了问题。因此，C需要指针，所以你有

size-of-Item = size-of-type + size-of-pointer

已关闭。更有趣的是，即使你在Java，Python或Haskell等语言中这样做，你也会隐含地存储一个指针（他们说引用）来打破循环。他们只是向你隐瞒事实。

Answer 2

您实际上并不需要使用指针来实现公开链接列表接口的数据结构，但做需要它们才能提供性能链表的特征。

指针的替代方案是什么？那么，item需要有一些方法来引用下一个项目。由于各种原因，它无法聚合下一个项目，其中一个原因是这会使结构“递归”，因此无法实现：

// does not compile -- an item has an item has an item has an item has... typedef struct item { type data; struct item next; } Item;

你可以做的是拥有一系列项目并在其上实现链接列表：

Item *storage[100]; typedef struct item { type data; int next; // points to the index inside storage of the next item } Item;

看起来它会起作用;你可以有一个将项目添加到列表中的函数和另一个删除它们的函数：

void add_after(Item *new, Item *existing); void remove(Item *existing);

这些函数会从数组中删除existing（注意更新前一项的next“指针”），创建一个空槽，或找到existing项和在new的空白插槽中插入storage（更新next指向那里）。

这样做的问题在于，这使得add_after和remove操作无法在恒定时间内实现，因为您现在需要搜索数组并在空间不足时重新分配它。

由于常量时间添加/删除是人们使用链表的原因，这使得非指针方法仅作为智力练习有用。对于真实列表，使用指针意味着您可以在固定时间内执行这些操作。

Answer 3

如果没有指针，每个列表项都包含另一个列表项（next），其中包含另一个列表项。其中又包含另一个列表项。等等。

你最终会得到一个无限大的数据结构，它会使用无限量的内存，当然这是无法工作的。

Answer 4

指针用于动态分配内存。

您可以将列表实现为一个简单的数组，但这意味着您要分配一个连续的内存区域，这对于大型列表来说效率不高。此外，数组更难以扩展（如果达到其最大大小，则必须重新分配它）。

因此，对于大型列表，动态分配是首选，对于每个元素，它可以在任何地方，无论是否连续地将它分配到内存中，并且您可以轻松地扩展它。

此外，您无法存储在struct item另一个struct item中，因为该结构尚未定义且无法确定结构的大小：

无法完成：

typedef struct item                                     
{
    type data;
    struct item next;
} Item;

因此使用指针是因为在编译结构时可以确定指针的大小（该平台上的整数的大小）。

Answer 5

您不需要指针来在C中创建列表。如果指针列表更可取，取决于您的应用程序。人们在使用语言实现指针概念之前使用了链表。对于某些人（使用指针）来说，有时候只能理解它。您不需要具有数据的结构。

一个简单的数组就可以了。你需要：

一个用于保存索引的整数数组（这类似于指针）。数组内容为-1（在指针术语中表示nil或NULL），或0 .. N-1表示：链接的下一个元素的数组索引。 索引数组的索引表示数据数组中项的索引。
一个数组，用于在上面的“列表”中“连接”任何数据。

这就是你所需要的一切。

数组而不是指针列表可能有

优势，如果您的数据量没有变化（不会增长）。在这种情况下，优势可能是巨大的。如果您知道您将遇到的最大数据并且可以事先分配数据，那么数组实现将比任何指针链接列表快得多。特别是，如果您只插入，但不需要删除。

缺点否则。在这种情况下，缺点可能很大。

请阅读here。

因此，您的示例将如下所示：

type data[N]; // or: type *data = new type [N]; int links[N]; // or: int *links = new int [N];

这应该是从一个简单的测试用例开始所需的全部内容。

Answer 6

c

中指针的重要性

的优点： -

执行速度会很快。
指针允许我们访问函数之外的变量。
减少代码的大小。

没有指针： -

代码大小会增加。
我们无法有效维护数据。
在列表中，指针用于指向列表中的下一个项目。如果未声明指针，则表示您无法从列表中访问多个项目。
如果你在运行时动态分配一些内存，那么指针就非常需要。

Answer 7

有不止一种“清单”。您显示的实现是“链接列表”。没有指针就没有“链接”，所以我们需要查看其他类型的列表。

所以，首先，如果你只是从结构定义中删除*会发生什么：它不会编译。你可以在另一个结构中包含一个结构，但是如果有递归那么结构将具有不会发生的无限大小！

如何将数组作为列表：

struct item list[100];

是的，这会奏效，但现在你的清单是固定的。

好的，让我们动态分配列表：

struct item *list = malloc(sizeof(struct item));

然后，每次添加到列表时，您都必须执行此操作：

list = realloc(list, newcount * sizeof(struct item));
list[newitem] = blah;

好的，这有效，但现在我们经常重新分配内存，导致大量内存副本和效率低下。

另一方面，如果列表很少更新，这样更节省空间，这可能是一件好事。

使用数组的另一个缺点是诸如推，弹，排序，反转等操作变得更加昂贵;它们都意味着多个内存副本。

还有其他类型的“列表”，但它们都涉及指针，所以我想我们可以在这里忽略它们。

为什么我们需要链接列表的C实现中的指针？

7 个答案: