Lua教程（七）：數據結構詳解

2024-07-21 23:04:44

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Lua中的table不是一種簡單的數據結構，它可以作為其它數據結構的基礎。如數組、記錄、線性表、隊列和集合等，在Lua中都可以通過table來表示。

1. 數組：

使用整數來索引table即可在Lua中實現數組。因此，Lua中的數組沒有固定的大小，如：

復制代碼代碼如下:

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

在Lua中，可以讓任何數作為數組的起始索引，但通常而言，都會使用1作為其起始索引值。而且很多Lua的內置功能和函數都依賴這一特征，因此在沒有充分理由的前提下，盡量保證這一規則。下面的方法是通過table的構造器來創建并初始化一個數組的，如：

復制代碼代碼如下:

squares = {1, 4, 9, 16, 25}

2. 二維數組：

在Lua中我們可以通過兩種方式來利用table構造多維數組。其中，第一種方式通過“數組的數組”的方式來實現多維數組的，即在一維數組上的每個元素也同樣為table對象，如：

復制代碼代碼如下:

	
	mt = {}
	for i = 1, N do
	    mt[i] = {}
	    for j = 1, M do
	        mt[i][j] = i * j
	    end
	end

第二種方式是將二維數組的索引展開，并以固定的常量作為第二維度的步長，如：

復制代碼代碼如下:

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

3. 鏈表：

由于table是動態的實體，所以在Lua中實現鏈表是很方便的。其中，每個結點均以table來表示，一個“鏈接”只是結點中的一個字段，該字段包含對其它table的引用，如：

復制代碼代碼如下:

list = nil
for i = 1, 10 do
list = { next = list, value = i}
end

local l = list
while l do
print(l.value)
l = l.next
end

4. 隊列與雙向隊列：

在Lua中實現隊列的簡單方法是使用table庫函數insert和remove。但是由于這種方法會導致后續元素的移動，因此當隊列的數據量較大時，不建議使用該方法。下面的代碼是一種更高效的實現方式，如：

復制代碼代碼如下:

List = {}

function List.new()
return {first = 0, last = -1}
end

function List.pushFront(list, value)
    local first = list.first - 1
    list.first = first
    list[first] = value
end

function List.pushBack(list, value)
    local last = list.last + 1
    list.last = last
    list[last] = value
end

function List.popFront(list)
    local first = list.first
    if first > list.last then
        error("List is empty")
    end
    local value = list[first]
    list[first] = nil
    list.first = first + 1
    return value
end

function List.popBack(list)
    local last = list.last
    if list.first > last then
        error("List is empty")
    end
    local value = list[last]
    list[last] = nil
    list.last = last - 1
    return value
end

5. 集合和包(Bag)：

在Lua中用table實現集合是非常簡單的，見如下代碼：

復制代碼代碼如下:

	
	    reserved = { ["while"] = true, ["end"] = true, ["function"] = true, }
	    if not reserved["while"] then
	        --do something
	    end

在Lua中我們可以將包(Bag)看成MultiSet，與普通集合不同的是該容器中允許key相同的元素在容器中多次出現。下面的代碼通過為table中的元素添加計數器的方式來模擬實現該數據結構，如：

復制代碼代碼如下:

function insert(bag, element)
bag[element] = (bag[element] or 0) + 1
end

function remove(bag, element)
local count = bag[element]
bag[element] = (count and count > 1) and count - 1 or nil
end

6. StringBuilder：
如果想在Lua中將多個字符串連接成為一個大字符串的話，可以通過如下方式實現，如：

復制代碼代碼如下:

	
	 local buff = ""
	 for line in io.lines() do
	     buff = buff .. line .. "/n"
	 end
	 

上面的代碼確實可以正常的完成工作，然而當行數較多時，這種方法將會導致大量的內存重新分配和內存間的數據拷貝，由此而帶來的性能開銷也是相當可觀的。事實上，在很多編程語言中String都是不可變對象，如Java，因此如果通過該方式多次連接較大字符串時，均會導致同樣的性能問題。為了解決該問題，Java中提供了StringBuilder類，而Lua中則可以利用table的concat方法來解決這一問題，見如下代碼：

復制代碼代碼如下:

local t = {}
for line in io.lines() do
t[#t + 1] = line .. "/n"
end
local s = table.concat(t)

--concat方法可以接受兩個參數，因此上面的方式還可以改為：
local t = {}
for line in io.lines() do
t[#t + 1] = line
end
local s = table.concat(t,"/n")

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