十、用关联数组创建数据结构
用关联数组可以模拟在其它高级语言中常见的多种数据结构，本节讲述如何用之实现：链表、结构和树。
1、(单)链表
链表是一种比较简单的数据结构，可以按一定的次序存贮值。每个元素含有两个域，一个是值，一个是引用（或称指针），指向链表中下一个元素。一个特殊的头指针指向链表的第一个元素。
在Perl中，链表很容易用关联数组实现，因为一个元素的值可以作为下一个元素的索引。下例为按字母顺序排列的单词链表：
%words = ("abel", "baker",
"baker", "charlie",
"charlie", "delta",
"delta", "");
$header = "abel";
上例中，简单变量$header含有链表中第一个单词，它同时也是关联数组第一个元素的下标，其值baker又是下一个元素的下标，依此类推。
下标为delta的最后一个元素的值为空串，表示链表的结束。
在将要处理的数据个数未知或其随程序运行而增长的情况下，链表十分有用。下例用链表按字母次序输出一个文件中的单词。
1 : #!/usr/local/bin/perl
2 :
3 : # initialize list to empty
4 : $header = "";
5 : while ($line = <STDIN>) {
6 : # remove leading and trailing spaces
7 : $line =~ s/^s+|s+$//g;
8 : @words = split(/s+/, $line);
9 : foreach $word (@words) {
10: # remove closing punctuation, if any
11: $word =~ s/[.,;:-]$//;
12: # convert all words to lower case
13: $word =~ tr/A-Z/a-z/;
14: &add_word_to_list($word);
15: }
16: }
17: &print_list;
18:
19: sub add_word_to_list {
20: local($word) = @_;
21: local($pointer);
22:
23: # if list is empty, add first item
24: if ($header eq "") {
25: $header = $word;
26: $wordlist{$word} = "";
27: return;
28: }
29: # if word identical to first element in list,
30: # do nothing
31: return if ($header eq $word);
32: # see whether word should be the new
33: # first word in the list
34: if ($header gt $word) {
35: $wordlist{$word} = $header;
36: $header = $word;
37: return;
38: }
39: # find place where word belongs
40: $pointer = $header;
41: while ($wordlist{$pointer} ne "" &&
42: $wordlist{$pointer} lt $word) {
43: $pointer = $wordlist{$pointer};
44: }
45: # if word already seen, do nothing
46: return if ($word eq $wordlist{$pointer});
47: $wordlist{$word} = $wordlist{$pointer};
48: $wordlist{$pointer} = $word;
49: }
50:
51: sub print_list {
52: local ($pointer);
53: print ("Words in this file:n");
54: $pointer = $header;
55: while ($pointer ne "") {
56: print ("$pointern");
57: $pointer = $wordlist{$pointer};
58: }
59: }
运行结果如下：
Here are some words.
Here are more words.
Here are still more words.
^D
Words in this file:
are
here
more
some
still
words
此程序分为三个部分：
主程序：读取输入并转换到相应的格式。
子程序：add_word_to_list，建立排序单词链表。
子程序：print_list，输出单词链表
第3~17行为主程序，第4行初始化链表，将表头变量$header设为空串，第5行起的循环每次读取一行输入，第7行去掉头、尾的空格，第8行将句子分割成单词。9~15行的内循环每次处理一个单词，如果该单词的最后一个字符是标点符号，就去掉。第13行把单词转换成全小写形式，第14行传递给子程序add_word_to_list。
子程序add_word_to_list先在第24行处检查链表是否为空。如果是，第25行将单词赋给$header，26行创建链表第一个元素，存贮在关联数组%wordlist中。如果链表非空，37行检查第一个元素是否与该单词相同，如果相同，就立刻返回。下一步检查这一新单词是否应该为链表第一个元素，即其按字母顺序先于$header。如果是这样，则：
1、创建一个新元素，下标为该新单词，其值为原第一个单词。
2、该新单词赋给$header。
如果该新单词不该为第一个元素，则40~44行利用局域变量$pointer寻找其合适的有效位置，41~44行循环到$wordlist{$pointer}大于或等于$word为止。接下来46行查看该单词是否已在链表中，如果在就返回，否则47~48行将其添加到链表中。首先47行创建新元素$wordlist{$word}，其值为$wordlist{$pointer}，这时$wordlist{$word}和$wordlist{$pointer}指向同一个单词。然后，48行将$wordlist{$pointer}的值赋为$word，即将$wordlist{$pointer}指向刚创建的新元素$wordlist{$word}。
最后当处理完毕后，子程序print_list()依次输出链表，局域变量$pointer含有正在输出的值，$wordlist{$pointer}为下一个要输出的值。
注：一般不需要用链表来做这些工作，用sort()和keys()在关联数组中循环就足够了，如：
foreach $word (sort keys(%wordlist)) {
# print the sorted list, or whatever }
但是，这里涉及的指针的概念在其它数据结构中很有意义。
2、结构
许多编程语言可以定义结构(structure)，即一组数据的集合。结构中的每个元素有其自己的名字，并通过该名字来访问。
Perl不直接提供结构这种数据结构，但可以用关联数组来模拟。例如模拟C语言中如下的结构：
struce{
int field1;
int field2;
int field3; }mystructvar;
我们要做的是定义一个含有三个元素的关联数组，下标分别为field1、field2、field3，如：
%mystructvar = ("field1" , "" ,
"field2" , "" ,
"field3" , "" ,);
像上面C语言的定义一样，这个关联数组%mystrctvar有三个元素，下标分别为field1、field2、field3，各元素初始值均为空串。对各元素的访问和赋值通过指定下标来进行，如：
$mystructvar{"field1"} = 17;
3、树
另一个经常使用的数据结构是树。树与链表类似，但每个节点指向的元素多于一个。最简单的树是二叉树，每个节点指向另外两个元素，称为左子节点和右子节点（或称孩子），每个子节点又指向两个孙子节点，依此类推。
注：此处所说的树像上述链表一样是单向的，每个节点指向其子节点，但子节点并不指向父节点。
树的概念可以如下描述：
因为每个子节点均为一个树，所以左/右子节点也称为左/右子树。（有时称左/右分支）
第一个节点（不是任何节点的子节点的节点）称为树的根。
没有孩子（子节点）的节点称为叶节点。
有多种使用关联数组实现树结构的方法，最好的一种应该是：给子节点分别加上left和right以访问之。例如，alphaleft和alpharight指向alpha的左右子节点。下面是用此方法创建二叉树并遍历的例程：
1 : #!/usr/local/bin/perl
2 :
3 : $rootname = "parent";
4 : %tree = ("parentleft", "child1",
5 : "parentright", "child2",
6 : "child1left", "grandchild1",
7 : "child1right", "grandchild2",
8 : "child2left", "grandchild3",
9 : "child2right", "grandchild4");
10: # traverse tree, printing its elements
11: &print_tree($rootname);
12:
13: sub print_tree {
14: local ($nodename) = @_;
15: local ($leftchildname, $rightchildname);
16:
17: $leftchildname = $nodename . "left";
18: $rightchildname = $nodename . "right";
19: if ($tree{$leftchildname} ne "") {
20: &print_tree($tree{$leftchildname});
21: }
22: print ("$nodenamen");
23: if ($tree{$rightchildname} ne "") {
24: &print_tree($tree{$rightchildname});
25: }
26: }
结果输出如下：
grandchild1
child1
grandchild2
parent
grandchild3
child2
grandchild4