Question

我从我教授的一个代码中得到了这些结构声明，我实际上想知道为什么我们应该使用链表而不是数组。我不知道这是一个愚蠢的问题，我只是对SO社区对此的看法感到好奇。

typedef struct Booking
{
  char restaurant[32];
  char customer[32];
  int  seats;
  int  period; // DAY o NIGHT
} TBooking;

typedef struct NodeBooking
{
  TBooking            booking;
  struct NodeBooking* next;
} TNodeBooking;

typedef TNodeBooking* PNodeBooking;

typedef struct BookingQueue
{
  PNodeBooking first;
  PNodeBooking last;
} TBookingQueue;

typedef struct Restaurant
{
  char              restaurant[32];
  int               n_booking_lunch;
  int               n_booking_dinner;
  TBookingsQueue bookings;
} TRestaurant;

typedef struct NodeRestaurant
{
  TRestaurant            restaurant;
  struct NodeRestaurant* next;
} TNodeRestaurant;

 typedef TNodeRestaurant* PNodeRestaurant;

Answer 1

它有许多使用链表的功能，其中一些列在下面：

遍历列表中的结构
使用链接列表功能的好处，如圆形等。
逃离数组索引绑定错误
引用传递参数到方法，大数据可以用一个指针引用
使用搜索算法
插入并删除列表中的某个节点

等等。

当然你可以使用数组完成上述所有事情，但链接列表在结构化应用程序中是更好的方法。

Answer 2

如果您不经常修改数组（即删除和插入），并且您需要索引访问，则数组通常很好。然后，正如评论中所提到的，由于缓存局部性（并且没有指针间接），由于它们在内存中的顺序布局，数组在读取它们时会表现得更好，而链接列表在内存中被分段并且每个节点都有一个指针间接。考虑到这一点，每个数据结构在复杂性和用例方面都有其优缺点。

至于数组的一些缺点，让我们假设您有以下数组：

struct user_s *user_list[] = { &user1, &user2, &user3, &user4 };

想象一下这个列表包含更多元素。

如果要删除&user2会怎样？您必须在删除的元素之后移动所有内容以填充已删除的空间，这意味着复制内存中最差的N-1元素。
如果我们用完阵列的初始保留大小会怎样？你必须在内存中增加realloc个空间，并将所有内容移动到新分配的内存空间（realloc如何工作）。这也很贵。

虽然根据元素的类型，使用数组或链表可能更优，并且可以针对用例进行优化。

当您拥有如下链接列表时，您不会遇到其中一些问题：

struct user_s {
  char *name;

  struct user_s *next;
}

现在，您可以在最后添加新元素，而无需在容量已满时重新分配整个数组：

struct user_s *user_add(struct user_s *tail, struct user_s *user)
{
    assert(tail != NULL);
    assert(user != NULL);

    tail->next = user;

    return tail->next;
}

这有助于解决数组的2.问题。您可以无限期地附加到列表尾部而无需点击阵列容量，这需要为其重新分配更多缓冲区。但是这种重新分配可以通过提前缓冲内存空间来优化。

从中间删除元素的1.问题更加容易：

void user_remove(struct user_s *head, struct user_s *user)
{
    struct user_s *it, *prev;

    assert(head != NULL);
    assert(user != NULL);

    for (prev = head, it = head->next; it != NULL; prev = it, it = it->next) {
        if (it == user) {
            prev->next = it->next;
            free(it);
            return;
        }
    }
}

这样，您可以从列表中间删除元素，并将上一个和下一个元素相互绑定。

在数组中，为了删除元素，您必须创建一个新数组，复制元素直到要删除的元素，然后将元素复制到新分配的数组，然后返回。如果您必须经常删除元素，这是一个非常昂贵的操作。见https://ideone.com/bOSvpg

在您的示例中，在结构中使用*next的另一个原因是，在实现涉及诸如树的大量其他数据结构时，您几乎总是需要指针。

我们什么时候应该使用链表而不是数组，反之亦然？

2 个答案: