数据结构 单链表

最新推荐文章于 2025-05-27 17:26:29 发布
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分类专栏： 算法与数据结构精析 文章标签： 带头结点的单链表 线性表的链式存储结构
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本文介绍了线性表的链式存储结构，特别是单链表的概念，包括结点结构、头指针和终端结点。详细讲解了单链表的基本操作，如初始化、插入、删除、查找等，并提供了相关代码实现。

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目录

线性表的链式存储结构

1、链接存储方法

2、结点结构

3、头指针head和终端结点

线性表链式存储结构的建立

单链表的基本操作

1、初始化单链表

2、得到一个结点

3、头插法

4、尾插法

5、pos 位置插入

6、是否为空

7、查找 key 的前驱

8、删除data域为key的结点

9、摧毁函数

10、求单链表的长度

11、打印单链表

complete code

线性表的链式存储结构

单链表是一种链式存取的数据结构，用一组地址任意的存储单元存放线性表中的数据元素。链表中的数据是以结点来表示的，每个结点的构成：元素(数据元素的映象) + 指针(指示后继元素存储位置)，元素就是存储数据的存储单元，指针就是连接每个结点的地址数据。

1、链接存储方法

链接方式存储的线性表简称为链表（Linked List）。

链表的具体存储表示为：

① 用一组任意的存储单元

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从前向后遍历整个链表，如果 plist->data == x，就说明找到了，返回 plist 此时的值，如果plist = NULL了，就说明这个链表中没有该数据，则返回空。在单链表中，每个元素（称为节点）包含两部分：一部分是存储数据的数据域，另一部分是存储下一个节点地址的指针域。先将指定位置的的下一个位置保存起来，让指定位置的next指针指向保存位置的下一个位置，然后释放掉保存的位置也就是指定位置之后的数据。：链表的最后一个节点，其指针域通常为空（NULL），表示链表的结束。在指定位置后直接插入即可。
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线性表的存储方式分为顺序存储和链式存储。其中链式存储是指将线性表中的元素按照一定的次序链接起来，每个元素包含两个部分：数据域和指针域。其中，数据域用于存储元素的值，指针域用于指向下一个元素的地址。通过指针域之间的链接，可以将线性表中的元素连接成一条链式结构。结点在存储器中的位置是任意的，即逻辑上相邻的数据元素在物理上不一定相邻。访问时只能通过头指针进入链表，并通过每个结点的指针域依次向后顺序扫描其余结点，所以寻找到一个结点和最后一个结点所花费的时间不等。1、链表分为单链表、循环链表、双向链表。
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### 单链表的数据结构定义 单链表是一种线性数据结构，由一系列节点组成。每个节点包含两个部分：一个存储数据元素的部分和一个指向下一个节点的指针[^1]。这种结构使得单链表在插入和删除操作时非常高效，但查找和遍历操作可能需要遍历整个链表，因此时间复杂度较高。 ```c typedef struct Node { int data; // 数据域，存储节点的实际数据 struct Node* next; // 指针域，指向下一个节点 } Node; ``` 上述代码定义了一个简单的单链表节点结构。`data` 是存储数据的字段，`next` 是指向下一个节点的指针。 --- ### 单链表的基本操作实现 以下是单链表的一些基本操作，包括初始化、插入、删除和遍历。 #### 1. 初始化单链表 初始化单链表时，通常创建一个空的头节点，方便后续操作。 ```c Node* initList() { Node* head = (Node*)malloc(sizeof(Node)); // 分配内存 if (head == NULL) { printf("Memory allocation failed!\n"); return NULL; } head->next = NULL; // 初始化头节点的指针为空 return head; } ``` #### 2. 插入节点 插入节点可以分为头插法和尾插法。以下是一个尾插法的实现示例： ```c void appendNode(Node* head, int value) { Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node)); newNode->data = value; newNode->next = NULL; if (head == NULL) { head = newNode; } else { Node* temp = head; while (temp->next != NULL) { temp = temp->next; } temp->next = newNode; } } ``` #### 3. 删除节点 删除指定值的节点时，需要遍历链表找到目标节点，并调整指针关系。 ```c void deleteNode(Node* head, int value) { Node* temp = head; Node* prev = NULL; while (temp != NULL && temp->data != value) { prev = temp; temp = temp->next; } if (temp == NULL) return; // 节点不存在 if (prev == NULL) { // 删除头节点 head = temp->next; } else { prev->next = temp->next; } free(temp); } ``` #### 4. 遍历链表 遍历链表可以逐个访问每个节点并输出其数据。 ```c void traverseList(Node* head) { Node* temp = head->next; // 跳过头节点 while (temp != NULL) { printf("%d -> ", temp->data); temp = temp->next; } printf("NULL\n"); } ``` --- ### 单链表的应用场景 单链表因其动态分配内存和灵活的操作特性，在实际应用中具有广泛的用途。例如： - **队列的实现**：通过单链表可以实现动态大小的队列，支持高效的插入和删除操作[^2]。 - **图书管理系统**：使用单链表存储图书信息，支持添加、删除和查询功能[^3]。 - **通讯录管理**：基于单链表设计联系人列表，便于动态增删联系人信息[^4]。 --- ### 示例：基于单链表实现简单队列 以下是一个使用单链表实现队列的示例代码。 ```c typedef struct QueueNode { int data; struct QueueNode* next; } QueueNode; QueueNode* createQueue() { return NULL; } void enqueue(QueueNode** head, int value) { QueueNode* newNode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode)); newNode->data = value; newNode->next = NULL; if (*head == NULL) { *head = newNode; } else { QueueNode* temp = *head; while (temp->next != NULL) { temp = temp->next; } temp->next = newNode; } } int dequeue(QueueNode** head) { if (*head == NULL) { printf("Queue is empty!\n"); return -1; } QueueNode* temp = *head; int value = temp->data; *head = (*head)->next; free(temp); return value; } ``` ---
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