链表的游标（cursor）实现

诸如BASIC和FORTRAN等许多语言都不支持指针。如果需要链表而又不能使用指针，这时我们可以使用游标（cursor）实现法来实现链表。

在链表的实现中有两个重要的特点：

数据存储在一组结构体中。每一个结构体包含有数据以及指向下一个结构体的指针。

一个新的结构体可以通过调用malloc而从系统全局内存（global memory）得到，并可以通过free而被释放。

游标法必须能够模仿实现这两条特性:

定义一个全局的结构体数组（模拟系统全局内存）。对于数组中的任何单元，其数组下标可以用来代表一个地址。

typedef int ptr_to_node;
typedef ptr_to_node list;
typedef ptr_to_node position;

struct node
{
    element_type     element;
    position         next;
};

struct node cursor_space[spacesize];

在这个全局的结构体数组中，保留一个表freelist作为备用单链表，用来malloc或free游标可用空间，该表用0作为表头。刚开始时，freelist就是整个结构体数组。

需要理解的是：所有的链表，包括备用表和已用表，全部都在我们定义的全局结构体数组中，只是它们的表头不同，从不同的表头出发形成了不同的单链表。

假设我们定义了一个大小为11的游标空间，其初始化状态如下：

Slot	Element	Next
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10		1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0

注：对于Next， 0的值等价于NULL指针。

上面的状态用链表形式表示为：cursor_space[0]—>cursor_space[1]—>cursor_space[2]—>cursor_space[3]—>cursor_space[4]—>cursor_space[5]—>cursor_space[6]—>cursor_space[7]—>cursor_space[8]—>cursor_space[9]—>cursor_space[10]—>NULL.

为执行malloc功能，将（在表头后面的）第一个元素从freelist中删除。为了执行free功能，我们将该单元放在freelist的前端。

malloc和free的游标实现如下：

static position
cursor_alloc(void)
{
    position p;

    p = cursor_space[0].next;
    cursor_space[0].next = cursor_space[p].next;

    return p;
}

static void
cursor_free(position p)
{
    cursor_space[p].next = cursor_space[0].next;
    cursor_space[0].next = p;
}

为加深理解，请参考如下实例:

Slot	Element	Next
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	- b f header - header - c d e a	6 9 0 7 0 10 4 8 2 0 1

如果单链表L的值是5，M的值是3，我们又规定了freelist表头为0，因此，从上表中我们可以得到三个链表：

freelist：cursor_space[0]—>cursor_space[6]—>cursor_space[4]—>NULL 

L：header—>a—>b—>e—>NULL

M：header—>c—>d—>f—>NULL

freelist是分配L、M链表后还剩余的可分配空间。

 

游标实现

/* return ture if L is empty */
int isempty(list L)
{
    return cursor_space[L].next = 0;
}

/* return true if P is the last position in list L */

int islast(position p, list L)
{
    return cursor_space[P].next == 0;
}

/* return position of X in L; 0 if not found */
/* uses a header node */

position find(element_type X, list L)
{
    position p;
    
    p = cursor_space[L].next;
    while(p && cursor_space[p].element != X)
        p = cursor_space[p].next;
    
    return p;
}

/* delete first occurence of X from a list */
/* assume use of a header node */

void delete(element_type X, list L)
{
    position p, tmpcell;
    
    p = find_previous(X, L);
    
    if(!islast(p, L))
    {
        tmpcell = cursor_space[p].next;
        cursor_space[p].next = cursor_space[tmpcell].next;
        cursor_free(tmpcell);
    }
}

/* insert (after legal position P) */

void insert(element_type X, list L, position P)
{
    position tmpcell;
    
    tmpcell = cursor_alloc();
    if(tmpcell == 0)
        fatal_error("out of sapce!!!");

    cursor_space[tmpcell].element = X;
    cursor_space[tmpcell].next = cursor_space[P].next;
    cursor_space[P].next = tmpcell;
}