动态链表和静态链表

  • 链表是一种动态分配内存的一种结构,可根据需要开辟所需的内存单元。
  • 链表中有一个“头指针”的变量,它存放一个地址,该地址指向一个元素。链表中每个元素称为“结点”,每个结点包括两个部分,一是我们所需的实际数据,二是下一个结点的地址。最后一个元素不指向其他元素,被称为表尾。在其中放入一个“NULL”(空地址,表示链表结束。
  • 要找到某一元素必须要找到上一个元素,根据上一元素提供的地址找下个元素。链表要有头指针,如果没有,则整个链表都无法访问。
  • 用结构体变量做链表的结点是最合适的。因为结构体中可以包含很多成员。除指针类型以外的其他类型的成员可以放用户所需的实际数据。而指针类型的数据可以存放下一个结点的地址。
  • 静态链表
#include<stdio.h>
#define NULL 0

struct student
{long num;
float score;
struct student * next;};

int main( )
{struct student a, b, c, * head, * p;
a.num = 100; a.score = 80;
b.num = 101; b.score = 82;
c.num = 102; c.score = 83;
head = &a;
a.next = &b;
b.next = &c;
c.next = NULL;
p = head;
do
{printf("%ld%5.1f\n", p->num,p->score);
p = p->next;}
while(p!= NULL);
}

这种简单的链表所有的结点都是在程序中定义的,不是临时开辟的,也不能用完后释放。

  • 动态链表
    1. 处理动态链表所需的函数。
函数原型作用
mallocvoid * malloc(unsigned int size)动态分配一个长度为size的内存,返回值是一个分配内存的起止地址。
callocvoid * calloc(unsigned n, unsigned size)动态分配n个长度为size的内存,返回值是一个分配内存的起始地址。
freevoid free(void*p)释放由P指向的动态内存,以便给其他变量使用,P是最近一次由malloc或calloc函数时的返回值。free无返回值。

2.建立动态链表
写一个函数建立有三名学生数据的单向动态链表

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#define NULL 0
#define LEN sizeof(struct student)
struct student
{long num;
float score;
struct student * next;
};
int n;

struct student * creat(void)
{struct student * head, * p1, * p2;
n = 0;
p1 = p2 = (struct student *)malloc(LEN);
scanf("%ld%5.1f",&p1->num,&p1->score);
head = NULL;
while (p1->num!= 0)
{n = n + 1;
if (n == 1) head = p1;
else p2->next = p1;
p2 = p1;
p1 = (struct student *)malloc(LEN);
scanf("%ld%5.1f",&p1->num,&p1->score);
}
p2 -> next = NULL;
return (head);
}

这个函数的算法:设三个指向struct student指针,head, p1, p2,用malloc函数开辟一个结点,并使p1, p2,指向这个结点,把学生数据输入到这个由p1指向的结点。如果p1->num为0,则这个链表结束,head=NULL,这个链表为空。如果p1->num不为0,输入的是第一个结点数据(n = 1)将p1的地址赋给head,此结点为链表的第一个结点,再重新开辟一个结点,并使p1指向新结点的地址,再输入数据(n = 2)将p2->next=p1,就是将第一个结点中的 指针存放新开辟的结点的地址,然后使p2=p1,在开辟第三个结点,使p1指向它,再让p2->next = p1,使p2 = p1.再开辟一个节点,使p1指向它,输入学生数据,这是p->num = 0,不在执行循环,这个新节点不再连接链表,将NULL赋值给p2->next.

  • 输出链表
    链表的输出,设一个指针p,找到头指针head,使p = head,输出p所指的结点,再使p所指的地址后移一个结点,在输出,直到链表的尾结点。
### 静态链表动态链表的区别 静态链表动态链表是C语言中两种不同的链表实现方式,它们在内存分配、灵活性以及操作效率等方面存在显著差异。 静态链表的节点是在程序编译时就分配好了内存空间,通常使用数组来模拟链表结构。每个节点包含数据域指向下一个节点的索引(而非指针)。这种方式的优点在于避免了频繁的内存分配释放操作,适用于嵌入式系统等对实时性要求较高的场景。然而,静态链表的最大缺点是其长度固定,无法在运行时动态扩展或收缩[^3]。 相比之下,动态链表中的节点是在程序运行过程中根据需要动态分配的,这使得它能够灵活地处理数据量不确定的情况。动态链表通过`malloc()`函数族为新节点分配内存,并且可以随时添加或删除节点而不需要预先知道所需的最大容量。尽管如此,动态链表也带来了额外的开销,比如每次插入或删除都需要进行内存管理,并且可能产生内存碎片[^4]。 ### 静态链表的实现方法 静态链表可以通过定义一个结构体数组来创建,其中每个元素都代表一个节点。为了维护链表的状态,还需要一个额外的变量或者数组来跟踪哪些位置已经被占用,哪些是空闲的。以下是一个简单的静态链表的数据结构定义: ```c #define MAXSIZE 10 // 定义最大节点数 typedef int ElemType; typedef struct Node { ElemType data; // 数据域 int cur; // 游标(指向下个节点的位置) } SLinkList[MAXSIZE]; ``` 初始化静态链表的过程包括设置所有节点的初始状态为空闲,并将这些空闲节点链接成一个备用链表。当用户想要插入新的元素时,可以从备用链表中取出一个空闲节点并将其插入到适当的位置;当不再需要某个节点时,则将其返回给备用链表以供后续使用。 ### 动态链表的实现方法 动态链表则利用了C语言提供的动态内存分配功能,即`malloc()`、`calloc()``realloc()`等函数来为每个新节点分配内存。一个典型的动态链表节点结构如下所示: ```c struct LinkNode { int data; // 数据域 struct LinkNode* next; // 指针域,指向下一个节点 }; ``` 创建动态链表通常从头节点开始,然后随着需求的增长逐步向后追加新的节点。例如,下面这段代码展示了如何初始化一个带有虚拟头节点的单向链表,并持续接收输入直到遇到特定值为止: ```c struct LinkNode* Init_LinkList() { struct LinkNode* header = malloc(sizeof(struct LinkNode)); if (header == NULL) { // 处理内存分配失败的情况 } header->next = NULL; header->data = -1; struct LinkNode* pRear = header; int val = -1; while (1) { printf("请输入要插入的数据:\n"); scanf("%d", &val); if (val == -1) { break; } struct LinkNode* newnode = malloc(sizeof(struct LinkNode)); if (newnode == NULL) { // 处理内存分配失败的情况 } newnode->data = val; newnode->next = NULL; pRear->next = newnode; pRear = newnode; } return header; } ``` 上述示例中的`Init_LinkList`函数首先分配了一个虚拟头节点,接着进入循环读取用户的输入,每获得一个有效数值就为之创建一个新的链表节点,并将其连接到当前链表末尾。这种方法允许链表根据实际需要增长,体现了动态链表的高度灵活性。 ###
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