数据结构（四）——单链表、带头结点的单链表、循环链表及其实现

最新推荐文章于 2024-04-15 23:01:14 发布

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本文详细介绍了单链表的基本概念及各种操作实现，包括创建、打印、查找、插入和删除等核心功能，并提供了具体的C++代码示例。此外，还讨论了带头结点和循环单链表的特点及其实现。

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http://blog.youkuaiyun.com/fansongy/article/details/6789000

一、链式存储

      以结点的形式存储数据。除了存放一个结点的信息外，还需附设指针。



    数据在内存中存储是不连续的，每个结点只能也只有它能知道下一个结点的存储位置。

二、单链表

单链表是线性表链式存储的一种，其储存不连续。单链表的数据结构中包含两个变量：数据和指向下一结点的指针。一个结点只知道下一个结点的地址。一个单链表必须有一个头指针，指向单链表中的第一个结点。否则链表会在内存中丢失。

三、单链表的操作和实现

1、单链表定义

2、创建一个空链表

3、打印链表

4、查找数据值为x的结点

5、查找索引值为index的结点

6、在i位置插入一个结点

7、在数据y之后插入一个x结点

8、删除i位置的结点

9、删除值为x的结点

1、单链表定义

[cpp] view plain copy

typedef int datatype;

typedef struct link_node{
    datatype info;
    struct link_node* next;
}node;

2、创建一个空链表

[cpp] view plain copy

#include"linklist.h"

node* init_linklist(){
    return NULL;
}

3、打印链表

[cpp] view plain copy

#include"linklist.h"

void display_link_list(node *head){
    if(head == NULL){
        printf("the list is empty!\n");
    }else{
        node *ptr = head;
        while(ptr){
            printf("5%d",ptr->info);
            ptr = ptr->next;
        }
    }
}

4、查找数据值为x的结点

[cpp] view plain copy

#include"linklist.h"

node *find_node(node* head,datatype x){
    node* ptr= head;
    while(ptr && ptr->info != x)
        ptr= ptr->next;
    return ptr;
}

5、查找索引值为index的结点

[cpp] view plain copy

#include"linklist.h"

node* find_index(node* head,int index){
    node *ptr = head;
    int pos = 0;
    if(index<0){
        printf("Index Error\n");
        exit(1);
    }
    while(ptr && pos != index){
        ptr=ptr->next;
        pos++;
    }
    return ptr;
}

6、在i位置插入一个结点

[cpp] view plain copy

#include"linklist.h"

node* insert_link_list_index(node *head,int index,datatype x){
    if(index<0){
        printf("index error\n");
        exit(1);
    }
    if(index == 0){          //在头插入元素，不用判断链表是否为空
        node *q = (node*) malloc(sizeof(node));
        q->info = x;
        q->next = head;
        head = q;
        return head;
    }
    else{
        node *ptr = find_node(head,index-1);
        node* q = (node*)malloc(sizeof(node));
        q->info = x;
        q->next = ptr->next;
        ptr->next = q;
        return head;
    }
}

7、在数据y之后插入一个x结点

[cpp] view plain copy

#include"linklist.h"

node* intsert_node_yx(node *head,datatype x,datatype y){
    node *q=find_node(head,y);
    if(!q){
        printf("not found the node %d\n");
        return head;
    }
    node *p = (node*)malloc(sizeof(node));
    p->info = x;
    p->next= q->next;
    q->next = p;
    return head;
}

8、删除i位置的结点

[cpp] view plain copy

#include"linklist.h"

node* del_link_list_index(node* head,int index){
    if(!head){
        printf("the list is empty\n");
        return head;
    }
    node* p=head,*q=NULL;
    if(index == 0){          //第一个元素
        head = head->next;
    }else{
        p=find_index(head,index-1);      //上面定义的第5个函数
        if(p && p->next){
            q = p->next;
            p->next= q->next;
        }else{
            printf("the index is not exit\n");
            return head;
        }
    }
    free(q);
    return head;
}

9、删除值为x的结点

[cpp] view plain copy

#include"linklist.h"

node* del_link_list_node(node* head,datatype x){
    if(!head){
        printf("the list is empty\n");
        return head;
    }
    node* ptr=head,*pre=NULL;
    while(!ptr && ptr->info != x){
        pre = ptr;
        ptr=ptr->next;
    }
    if(!ptr){                  //没找到
        printf("no data\n");
    }else if(pre){            //第一个就是
        head=ptr->next;
    }else{                    //链表中的某个位置
        pre->next= ptr->next;
    }
    free(ptr);
    return head;
}

三、带头结点的单链表

头结点的单链表中，head指示的是所谓的头结点，它不是实际的结点，不是用来储存数据的。可以这样理解，头结点牺牲了一个储存单元，来化简代码，因为头不可能为空了。或者用来存储一些全局量，比如链表长度，这要依具体需求而定。

四、带头结点的单链表操作实现

因为结构有变化，所以实现有变化但是变化并不多。

1、创建一个空链表

2、打印链表

3、删除值为x的结点

1、创建一个空链表

[cpp] view plain copy

#include"linklist.h"

node* init_hlink_list(){
    node *head;
    head=(node*)malloc(sizeof(node));
    head->next=NULL;
    return head;
}

2、打印链表

[cpp] view plain copy

#include"linklist.h"

void display_link_list(node *head){
    if(head->next == NULL){
        printf("the list is empty!\n");
    }else{
        node *ptr = head->next;
        while(ptr){
            printf("5%d",ptr->info);
            ptr = ptr->next;
        }
    }
}

3、删除值为x的结点

[cpp] view plain copy

#include"linklist.h"

node* del_link_list_node(node* head,datatype x){
    if(!head->next){
        printf("the list is empty\n");
        return head;
    }
    node* ptr=head->next,*pre=head;
    while(!ptr && ptr->info != x){
        pre = ptr;
        ptr=ptr->next;
    }
    if(ptr){
        printf("no data\n");
    }else {          //两种情况合并到一起了
        pre->next= ptr->next;
    }
    free(ptr);
    return head;
}

五、循环单链表

链表中最后一个结点的指针指向第一个结点。在这个链表中，若首指针为head，最后一个结点的判断条件为：p->next == head。

六、循环单链表的操作和实现

1、打印链表

2、获得最后一个结点

3、找到值为x的结点

4、在i位置插入一个结点

5、在数据y之后插入一个x结点

6、删除值为x的结点

1、打印链表

[cpp] view plain copy

#include"linklist.h"

void display_link_list(node *head){
    if(head == NULL){
        printf("the list is empty!\n");
    }else{
        node *ptr = head->next;
        printf("%5d",head->info);
        while(ptr != head){    //如果采用ptr->next != head 的方法无法判断最后一个元素！
            printf("5%d",ptr->info);
            ptr = ptr->next;
        }
    }
}

2、获得最后一个结点

[cpp] view plain copy

#include"linklist.h"

node* get_rear(node *head){
    node* ptr = head;
    while(ptr &&ptr->next != head) {
        ptr= ptr->next;
    }
    return head;
}

3、找到值为x的结点

[cpp] view plain copy

#include"linklist.h"

node *find_node_clink(node* head,datatype x){
    node*ptr = head->next;
    if(head->info != x){   //如果第一个元素就是就直接走else返回
        while(ptr != head && ptr->info != x){
            ptr= ptr->next;
        }
        if(ptr == head){   //处理没有找到的情况
            ptr = NULL;
        }
        return ptr;
    }else{
        return head;
    }
}

4、在i位置插入一个结点

[cpp] view plain copy

#include"linklist.h"

node* insert_link_list_index(node *head,int index,datatype x){
    if(index<0){
        printf("index error\n");
        exit(1);
    }
    if(index == 0){        //在链表头插入
        node *p = (node*) malloc(sizeof(node));
        node *rear;
        p->info = x;
        if(!head){        //空链表的处理
            head = p;
            p->next = head;
            return head;
        }else{            //正常在链表头插入的处理
            rear = get_rear(head);
            rear->next = p;
            p->next = head;
            head = p
            return head;
        }
    }
    else{                 //在链表中插入的处理
        node *ptr= find_node(head,index-1);
        node* q = (node*)malloc(sizeof(node));
        q->info = x;
        q->next = ptr->next;
        ptr->next = q;
        return head;
    }
}

5、在数据y之后插入一个x结点

[cpp] view plain copy

#include"linklist.h"

node* intsert_node_yx(node *head,datatype x,datatype y){
    node *q=find_node_clink(head,y);         //此处调用的是第3个函数
    if(!q){
        printf("not found the node %d\n");
        return head;
    }
    node *p = (node*)malloc(sizeof(node));
    p->info = x;
    p->next= q->next;
    q->next = p;
    return head;
}

6、删除值为x的结点

[cpp] view plain copy

#include"linklist.h"

node* del_link_list_node(node* head,datatype x){
    if(!head){
        printf("the list is empty\n");
        return head;
    }
    node* ptr=head,*pre=NULL;
    while(ptr->next != head && ptr->info != x){
        pre = ptr;
        ptr=ptr->next;
    }
    if(ptr->info != x){          //判断最后一个元素的同时也判断了是否找到元素
        printf("no data\n");
    }else if(!pre){              //第一个元素就是x
        pre = get_rear(head);    //不要忘了尾指针指头
        head=ptr->next;
        pre->next =ptr;
    }else{                       //在链表中的情况
        pre->next= ptr->next;
    }
    free(ptr);
    return head;
}