**双向链表** | 每个结点包含两个指针:`front`(前驱)和 `next`(后继),支持前后双向遍历

  1. 单链表的删除运算(函数 Delete_List 实现):
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 定义单链表结点结构
typedef struct Node {
    int data;
    struct Node* next;
} ListNode;

// 删除带表头结点的单链表中第k个元素
int Delete_List(ListNode* L, int k) {
    if (k < 1 || L == NULL) return 0; // 参数非法或空表头

    ListNode* p = L;
    // 找到第k-1个结点(即第k个元素的前驱)
    for (int i = 1; i < k; i++) {
        if (p == NULL) break;
        p = p->next;
    }

    // 若第k-1个结点不存在,或其后无第k个结点
    if (p == NULL || p->next == NULL) {
        return 0; // 删除失败
    }

    ListNode* toDelete = p->next;     // 第k个结点
    p->next = toDelete->next;         // 跳过第k个结点
    free(toDelete);                   // 释放内存

    return 1; // 删除成功
}

说明:

  • L 是指向头结点的指针(头结点不存储数据,仅作为链表起始标志)。
  • 第1个实际元素是 L->next
  • 时间复杂度:O(k),需遍历找到前驱结点。
  • 空间复杂度:O(1)。
  1. 链表的特点:
  • 非随机访问:必须从头开始逐个遍历,无法像数组一样通过下标直接访问。
  • 动态大小:内存按需分配,适合数据量变化大的场景。
  • 插入/删除高效:只要找到位置,修改指针即可,无需移动其他元素(对比数组需整体移动)。
  • 额外空间开销:每个结点需额外存储指针域。
  • 缓存局部性差:结点在内存中不连续,影响CPU缓存命中率。
  1. 其他链表结构:
链表类型结构特点
双向链表每个结点包含两个指针:front(前驱)和 next(后继),支持前后双向遍历。删除和插入更灵活,但占用更多空间。
循环链表尾结点的 next 指向头结点(或首结点),形成环状结构。可用于实现循环队列、约瑟夫问题等。
静态链表使用数组模拟链表结构,数组下标代替指针。每个元素包含数据域和“游标”(指示下一个元素下标)。适用于不支持动态内存分配的环境。
在单链表中实现第k个位置插入新元素的操作,需要考虑以下逻辑:
  • k == 1,表示在第一个位置插入,则将新结点的 next 指向原第一个结点,并更新头结点的指针。
  • 否则,找到第 k-1 个结点(前驱结点)p
  • p 不存在或其后无结点(即当前长度不足 k-1),则插入失败。
  • 创建新结点,将其插入到 p 之后。

实现代码(C语言)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 定义单链表结点结构
typedef struct Node {
    int data;
    struct Node* next;
} ListNode;

// 在带头结点的单链表L中第k个位置插入新元素x
int Insert_List(ListNode* L, int k, int x) {
    if (k < 1 || L == NULL) return 0; // 参数非法

    ListNode* p = L;
    // 找到第k-1个结点
    for (int i = 1; i < k; i++) {
        if (p == NULL) break;
        p = p->next;
    }

    // 若前驱结点p不存在,则无法插入
    if (p == NULL) {
        return 0; // 插入失败
    }

    // 创建新结点
    ListNode* newNode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    if (newNode == NULL) return 0; // 内存分配失败

    newNode->data = x;
    newNode->next = p->next;  // 新结点指向原第k个结点
    p->next = newNode;        // 前驱结点指向新结点

    return 1; // 插入成功
}

使用示例

int main() {
    // 创建头结点
    ListNode* head = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    head->next = NULL;

    // 插入操作
    Insert_List(head, 1, 10); // 插入第1个位置:10
    Insert_List(head, 2, 20); // 插入第2个位置:20
    Insert_List(head, 2, 15); // 在第2个位置插入15 → [10,15,20]

    // 遍历输出
    ListNode* p = head->next;
    while (p != NULL) {
        printf("%d ", p->data);
        p = p->next;
    }
    // 输出:10 15 20

    return 0;
}

复杂度分析:

  • 时间复杂度:O(k),需遍历找到第 k-1 个结点。
  • 空间复杂度:O(1),仅创建一个新结点。

注意事项:

  • 必须检查 k 的合法性(不能小于1)。
  • 若链表长度不足 k-1,插入失败。
  • 动态内存分配需判断是否成功(malloc 是否返回 NULL)。
  • 头结点不存储有效数据,仅作为结构统一处理的辅助。
  • 在这里插入图片描述
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