串篇（链式串）：数据结构中的新面貌

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2023-09-09 03:09:57

踏入数据结构的奇妙世界

数据结构是计算机科学中一个至关重要的领域，它为高效组织和存储数据提供了基础。线性表是数据结构中最基本的数据类型之一，它按照顺序组织元素，使元素可以按插入顺序进行访问。串是线性表的一种特殊形式，它专门存储字符序列。

链式串：一种巧妙的实现方式

链式串以一种巧妙的方式实现了串的数据结构。与传统数组实现不同，链式串使用称为节点的数据结构来存储字符。每个节点包含一个字符和指向下一个节点的指针。这种巧妙的设计使链式串能够动态地调整其大小，同时保持高效的插入和删除操作。

链式串的优势：灵活性与效率

链式串的动态特性提供了许多优势。它可以轻松地适应不断变化的数据大小，无需像数组那样预先分配内存。这种灵活性使其特别适用于处理未知长度或频繁更新的字符串。此外，链式串的插入和删除操作具有出色的效率，因为它们不需要移动或重新排列现有元素。

探索链式串的应用

链式串在各种计算机科学应用中发挥着至关重要的作用。它们用于实现文本编辑器、编译器、数据库系统和人工智能算法中的字符串操作。例如，在文本编辑器中，链式串用于高效存储和操作文档文本。在编译器中，它们用于解析和生成源代码。

动手实践：用代码实现链式串

为了更深入地理解链式串，让我们用代码实现一个简单的链式串。以下是用 C++ 语言编写的示例代码：

struct Node {
  char data;
  Node* next;
};

class ChainString {
 public:
  ChainString() : head(nullptr), tail(nullptr) {}
  ~ChainString() {
    Node* curr = head;
    while (curr) {
      Node* next = curr->next;
      delete curr;
      curr = next;
    }
  }

  void insert(int index, char data) {
    if (index == 0) {
      insert_front(data);
    } else {
      Node* curr = head;
      for (int i = 0; i < index - 1; i++) {
        curr = curr->next;
      }
      Node* new_node = new Node{data, curr->next};
      curr->next = new_node;
      if (curr == tail) {
        tail = new_node;
      }
    }
  }

  void remove(int index) {
    if (index == 0) {
      remove_front();
    } else {
      Node* prev = head;
      Node* curr = head->next;
      for (int i = 0; i < index; i++) {
        prev = curr;
        curr = curr->next;
      }
      prev->next = curr->next;
      if (curr == tail) {
        tail = prev;
      }
      delete curr;
    }
  }

  char get(int index) {
    Node* curr = head;
    for (int i = 0; i < index; i++) {
      curr = curr->next;
    }
    return curr->data;
  }

  void print() {
    Node* curr = head;
    while (curr) {
      cout << curr->data;
      curr = curr->next;
    }
    cout << endl;
  }

 private:
  void insert_front(char data) {
    Node* new_node = new Node{data, head};
    head = new_node;
    if (!tail) {
      tail = head;
    }
  }

  void remove_front() {
    if (head == tail) {
      delete head;
      head = tail = nullptr;
    } else {
      Node* new_head = head->next;
      delete head;
      head = new_head;
    }
  }

  Node* head;
  Node* tail;
};