深入理解C语言中的广义表实现（从零开始掌握递归数据结构）

一、什么是广义表？

广义表是线性表的推广。线性表中的每个元素都是原子（不可再分），而广义表的元素可以是：

• 原子（Atom）：如整数 5、字符 'a' 等基本数据。
• 子表（Sublist）：另一个广义表，形成嵌套结构。

例如：(1, (2, 3), 4) 就是一个广义表，其中第二个元素是一个子表 (2, 3)。

二、广义表的存储结构设计

在 C 语言中，我们通常使用链式结构来实现广义表。每个节点包含两部分：

1. tag 标志位：区分当前节点是原子还是子表（0 表示原子，1 表示子表）。
2. union 联合体：根据 tag 的值，存储原子值或指向子表的指针。

下面是广义表节点的定义：

// 广义表节点定义typedef enum { ATOM, LIST } ElemTag;typedef struct GLNode {    ElemTag tag;                // 标志位：ATOM 或 LIST    union {        char atom;              // 原子节点存储字符（可改为 int 等）        struct {            struct GLNode *hp;  // 表头指针            struct GLNode *tp;  // 表尾指针        } ptr;                  // 子表节点    };} GLNode;

这个结构使用了 union 来节省空间 —— 同一时间只会用到 atom 或 ptr 中的一个。

三、创建广义表节点

我们需要两个辅助函数：一个用于创建原子节点，一个用于创建子表节点。

// 创建原子节点GLNode* createAtom(char value) {    GLNode* node = (GLNode*)malloc(sizeof(GLNode));    node->tag = ATOM;    node->atom = value;    return node;}// 创建子表节点GLNode* createList(GLNode* head, GLNode* tail) {    GLNode* node = (GLNode*)malloc(sizeof(GLNode));    node->tag = LIST;    node->ptr.hp = head;    node->ptr.tp = tail;    return node;}

四、递归打印广义表

由于广义表具有递归性质，打印函数也必须是递归的。规则如下：

• 如果是原子，直接输出。
• 如果是子表，先输出 '('，然后递归打印表头，接着打印表尾（注意逗号分隔），最后输出 ')'。

void printGL(GLNode* L) {    if (L == NULL) return;    if (L->tag == ATOM) {        printf("%c", L->atom);    } else {        printf("(");        if (L->ptr.hp != NULL) {            printGL(L->ptr.hp);  // 打印表头        }        GLNode* p = L->ptr.tp;        while (p != NULL) {            printf(",");            if (p->tag == ATOM) {                printf("%c", p->atom);                p = p->ptr.tp;            } else {                printGL(p->ptr.hp);                p = p->ptr.tp;            }        }        printf(")");    }}

五、完整示例：构建并打印 (a, (b, c))

下面是一个完整的主函数示例，演示如何手动构建广义表 (a, (b, c)) 并打印它。

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>// ... 上面定义的 GLNode、createAtom、createList、printGL ...int main() {    // 构建子表 (b, c)    GLNode* b = createAtom('b');    GLNode* c = createAtom('c');    GLNode* bc_list = createList(b, c);  // 表头为 b，表尾为 c    // 构建外层表 (a, (b, c))    GLNode* a = createAtom('a');    GLNode* outer = createList(a, bc_list);    printf("广义表内容: ");    printGL(outer);    printf("\n");  // 输出: (a,(b,c))    return 0;}

六、进阶思考与应用

掌握了基础实现后，你可以尝试：

• 编写广义表的深度计算函数（递归求最大嵌套层数）。
• 实现广义表的复制（深拷贝）。
• 解析字符串自动构建广义表（如输入 "(a,(b,c))" 自动生成结构）。

这些练习能帮助你深入理解 广义表数据结构 和 C语言链表教程 中的核心思想：指针、递归与动态内存管理。

结语

广义表虽然不常用于日常开发，但它是理解复杂数据结构（如 Lisp 语言中的 S-表达式、JSON 树形结构）的重要基石。通过本教程，你已经掌握了在 C 语言中实现广义表的基本方法。继续练习，你将对递归数据结构C语言有更深的领悟！

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