Step By Step(Lua数据结构)

Step By Step(Lua数据结构)

Lua中的table不是一种简单的数据结构，它可以作为其它数据结构的基础。如数组、记录、线性表、队列和集合等，在Lua中都可以通过table来表示。       
    1. 数组：
    使用整数来索引table即可在Lua中实现数组。因此，Lua中的数组没有固定的大小，如：

1 a = {}
2 for i = 1, 1000 do
3     a[i] = 0
4 end
5 print("The length of array 'a' is " .. #a)
6 --The length of array 'a' is 1000

在Lua中，可以让任何数作为数组的起始索引，但通常而言，都会使用1作为其起始索引值。而且很多Lua的内置功能和函数都依赖这一特征，因此在没有充分理由的前提下，尽量保证这一规则。下面的方法是通过table的构造器来创建并初始化一个数组的，如：
    squares = {1, 4, 9, 16, 25}

    2. 二维数组：
    在Lua中我们可以通过两种方式来利用table构造多维数组。其中，第一种方式通过“数组的数组”的方式来实现多维数组的，即在一维数组上的每个元素也同样为table对象，如：

 

1 mt = {}
2 for i = 1, N do
3     mt[i] = {}
4     for j = 1, M do
5         mt[i][j] = i * j
6     end
7 end

 

第二种方式是将二维数组的索引展开，并以固定的常量作为第二维度的步长，如：

1 mt = {}
2 for i = 1, N do
3     for j = 1, M do
4         mt[(i - 1) * M + j] = i * j
5     end
6 end

3. 链表：
    由于table是动态的实体，所以在Lua中实现链表是很方便的。其中，每个结点均以table来表示，一个“链接”只是结点中的一个字段，该字段包含对其它table的引用，如：

 

 1 list = nil
 2 for i = 1, 10 do
 3     list = { next = list, value = i}
 4 end
 5 
 6 local l = list
 7 while l do
 8     print(l.value)
 9     l = l.next
10 end

 

4. 队列与双向队列：
    在Lua中实现队列的简单方法是使用table库函数insert和remove。但是由于这种方法会导致后续元素的移动，因此当队列的数据量较大时，不建议使用该方法。下面的代码是一种更高效的实现方式，如：

 1 List = {}
 2 
 3 function List.new()
 4     return {first = 0, last = -1}
 5 end
 6 
 7 function List.pushFront(list, value)
 8     local first = list.first - 1
 9     list.first = first
10     list[first] = value
11 end
12 
13 function List.pushBack(list, value)
14     local last = list.last + 1
15     list.last = last
16     list[last] = value
17 end
18 
19 function List.popFront(list)
20     local first = list.first
21     if first > list.last then
22         error("List is empty")
23     end
24     local value = list[first]
25     list[first] = nil
26     list.first = first + 1
27     return value
28 end
29 
30 function List.popBack(list)
31     local last = list.last
32     if list.first > last then
33         error("List is empty")
34     end
35     local value = list[last]
36     list[last] = nil
37     list.last = last - 1
38     return value
39 end

 

5. 集合和包(Bag)：
    在Lua中用table实现集合是非常简单的，见如下代码：
    reserved = { ["while"] = true, ["end"] = true, ["function"] = true, }
    if not reserved["while"] then
        --do something
    end
    在Lua中我们可以将包(Bag)看成MultiSet，与普通集合不同的是该容器中允许key相同的元素在容器中多次出现。下面的代码通过为table中的元素添加计数器的方式来模拟实现该数据结构，如：

 

1 function insert(bag, element)
2     bag[element] = (bag[element] or 0) + 1
3 end
4 
5 function remove(bag, element)
6     local count = bag[element]
7     bag[element] = (count and count > 1) and count - 1 or nil
8 end

 

6. StringBuilder：
    如果想在Lua中将多个字符串连接成为一个大字符串的话，可以通过如下方式实现，如：

1 local buff = ""
2 for line in io.lines() do
3     buff = buff .. line .. "\n"
4 end

上面的代码确实可以正常的完成工作，然而当行数较多时，这种方法将会导致大量的内存重新分配和内存间的数据拷贝，由此而带来的性能开销也是相当可观的。事实上，在很多编程语言中String都是不可变对象，如Java，因此如果通过该方式多次连接较大字符串时，均会导致同样的性能问题。为了解决该问题，Java中提供了StringBuilder类，而Lua中则可以利用table的concat方法来解决这一问题，见如下代码：

 

 1 local t = {}
 2 for line in io.lines() do
 3     t[#t + 1] = line .. "\n"
 4 end
 5 local s = table.concat(t)
 6 
 7 --concat方法可以接受两个参数，因此上面的方式还可以改为：
 8 local t = {}
 9 for line in io.lines() do
10     t[#t + 1] = line
11 end
12 local s = table.concat(t,"\n")