【数据结构】单链表&&静态链表详解和代码实例

最新推荐文章于 2024-06-22 14:39:19 发布

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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Rivalsx/article/details/84965431

本文详细介绍了单链表和静态链表的概念，包括它们的存储结构、读取、插入和删除操作。单链表是一种动态分配存储单元的链式结构，而静态链表则利用数组元素的两个域实现。文中还提供了C++实现的代码示例。

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01 单链表(Singly Linked List )

1.1 什么是单链表？

单链表是一种链式存储的结构。它动态的为节点分配存储单元。当有节点插入时，系统动态的为结点分配空间。在结点删除时，应该及时释放相应的存储单元，以防止内存泄露。由于是链式存储，所以操作单链表时，必须知道头结点或者头指针的位置。并且，在查找第i个节点时，必须找到第i-1个节点。

1.2 单链表的存储结构代码描述

对于链式存储，通过上一节的讲解相信大家已经了解得够清楚了。如下图所示：

下面我们来看看单链表存储是如何用代码来实现的。

1//单链表的存储结构C语言代码
2typedef struct SListNode
3{
      
4    datatype data;    //数据域
5    struct SListNode * pnext;//指针域
6}SLinkList;

由上面的结构我们可以看出，一个节点由存放数据的数据域和存放地址的指针域组成。假如p指向了第i个节点，那么p->data就是该节点存放的数据，而p->pnext自然就是指向下一个节点的指针。如下图所示：

那么接下来我们看看单链表的各个操作具体实现吧。(只讲几个关键步骤)
备注：下面的代码基于这样的一个单链表：

有一个头指针phead
有一个头结点node
头指针指向头结点，头结点位置记为0

1.3 单链表的读取

在拿到头指针以后，单链表的读取也并非一件难事。一开始设置一个计数变量，不断遍历链表，让计数器自增。找到合适的位置将数据读取出来。具体代码实现如下：

 1#define status bool
 2#define ERROR false
 3#define OK true
 4/*
 5 * 函数功能：获取位置index节点的数据
 6 * 参数说明：phead链表头结点，e用来获取的变量，index索引
 7*/
 8
 9status GetSListIndexNode(Node * phead,DType *e, int index)
10{
     
11    int icount = 0; //计数器
12    //注：0号位为头结点，头结点不存放任何数据
13    if (phead->pnext == nullptr || index < 1 || index > GetSListLength()/*此处为链表长度*/)
14    {
     
15        return ERROR; //异常 处理
16    }
17    while (phead->pnext != nullptr)
18    {
     
19        icount++;
20        phead = phead->pnext;
21        if (icount == index)
22        {
     
23            *e = phead->data;
24            return OK;
25        }
26    }
27    return ERROR;
28}

1.4 单链表的插入

1.4.1 指定位置后插

其实链表的插入和删除都是很简单的操作，初学者只要抓住指针指向的节点，并加以区分开来，就很easy了。如下图：

图中，假如此时p指向了我们要插入的节点的位置。那么，怎样把我们的S节点给插入到p指向的节点之后？在这里我们先不要惊动p以及p后面的节点：

我们先让S节点指向p之后的节点(步骤①)
之后我们切断p和p后面那个节点的关系(步骤②)
最后让p节点的指针域指向s节点(步骤③)，搞定

算法描述：

声明一个指针p指向链表头结点，向后遍历p=p->next，找到正确的位置。
新建一个结点s。
s->next = p->next ①
p->next = s ②③
具体代码如下：

 1#define status bool
 2#define ERROR false
 3#define OK true
 4/*
 5 * 函数功能：指定位置后插
 6 * 参数说明：phead链表头结点，IData插入的数据，index索引
 7*/
 8status InsertSListNodeFront(Node * phead, DType IData, int index)
 9{
     
10    if (phead->pnext == nullptr || index < 1 || index > GetSListLength())
11    {
     
12        return ERROR; //异常 处理
13    }
14    int iCount = 0; //计数器
15    Node<DType> * q = nullptr; //备用
16    while (phead->pnext != nullptr)
17    {
     
18        iCount++;
19        q = phead;
20        phead = phead->pnext;
21        if ( iCount == index )
22        {
     
23            Node<DType> * p = new Node<DType>;
24            p->data = IData;
25            p->pnext = phead;
26            q->pnext = p;   //前插
27            return OK;
28        }
29    }
30    return ERROR;
31}

1.4.2 指定位置前插

咳咳，聪明的小伙伴，用脑子想想。指定位置前插 == 指定位置的前一个位置进行后插。懂了吧？直接看具体代码：

 1/*
 2 * 函数功能：指定位置后插
 3 * 参数说明：phead链表头结点，IData插入的数据，index索引
 4*/
 5status InsertSListNodeBack(Node * phead, DType IData, int index)
 6{
     
 7    if (phead->pnext == nullptr || index < 1 || index > GetSListLength())
 8    {
     
 9        return ERROR; //异常 处理
10    }
11    int iCount = 0; //计数器
12    Node<DType> * q = nullptr; //备用
13    while (phead->pnext != nullptr)
14    {
     
15        iCount++;
16        q = phead;
17        phead = phead->pnext;
18        if (iCount == index)
19        {
     
20            Node<DType> * p = new Node<DType>;
21            q = phead;
22            phead = phead->pnext; //后插就是后一个节点的前插咯
23            p->data = IData;
24            p->pnext = phead;
25            q->pnext = p;   
26            return OK;
27        }
28    }
29    return ERROR;
30}

1.5 单链表的删除

单链表的删除其实也是很简单。只要比如要删除p指向的节点，只需要让p之前的节点的指针域直接指向p之后的节点，再把p给free就OK了。如下图：

算法描述:

声明一个指针p指向链表头结点，向后遍历p=p->next，找到要删除的节点位置。
q = p->next
p->next = q->next ①②
free(q) ③④

具体代码如下:

 1/*
 2 * 函数功能：指定位置后插
 3 * 参数说明：phead链表头结点，IData获取删除的数据，index索引
 4*/
 5//删除指定位置节点(e获取删除元素)
 6template <typename DType>
 7status DeleteSListIndexNode(Node * phead, DType *e, int index)
 8{
     
 9    int i = 0; //计数器
10    Node<DType> * q = nullptr;
11    if (phead->pnext == nullptr || index < 1 || index > GetSListLength())
12    {
     
13        return ERROR; //异常 处理
14    }
15    while (phead->pnext != nullptr)
16    {
     
17        i++;
18        q = phead; //保存备用
19        phead = phead->pnext;
20        if (i == index)
21        {
     
22            *e = phead->data;
23            q->pnext = phead->pnext; //删除出局
24            return OK;
25        }
26    }
27    return ERROR;
28}

代码应该不难，相信大家都能很容易看懂。

1.6.1 单链表的完整代码

好了，前面介绍了几个重要的操作，接下来请大家看看完整的代码吧。小编为了使用方便，就用C++的class和template将整个链表封装到了一个类里面，通过模板实现泛型编程。

  1/*
  2 * 文件名:SingleLinkList.h
  3 * 说明 ：类的各种声明
  4 */
  5#pragma once //VC编译器防止头文件被重复包含的一条预编译指令
  6
  7#define status bool
  8#define OK true
  9#define ERROR false
 10#define YES true
 11#define NO false
 12
 13template <typename DType>
 14class Node
 15{
      
 16public:
 17    DType data;
 18    Node * pnext;
 19};
 20
 21template <typename DType>
 22class CSingleLinkList
 23{
      
 24private:
 25    Node<DType> *phead; //链表头指针
 26public:
 27    CSingleLinkList();//构造，类被创建时调用
 28    ~CSingleLinkList();//析构，类被销毁时调用
 29public:
 30    //初始化链表
 31    status InitSList();
 32    //获取链表长度
 33    int GetSListLength();
 34    //增加一个节点 前插法
 35    status AddSListNodeFront(DType idata);
 36    //增加一个节点 后插法
 37    status AddSListNodeBack( DType idata);
 38    //判断链表是否为空
 39    status IsSListEmpty();
 40    //获取指定位置节点值(注意，本程序规定0号为头节点，e获取删除元素)
 41    status GetSListIndexNode(DType *e, int index);
 42    //删除指定位置节点(e获取删除元素)
 43    status

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