单链表的创建算法
本文根据：清华大学出版社《数据结构与算法(C语言版)(第3版)》整理，详细请见书本。
当一个序列中只含有指向它的后继结点的链接时，就称该链表为单链表。
单链表的示意图如下：
Head指针为单链表的头指针，单链表L：L既是单链表的名字，也是其头指针。链表中的最后一个结点的指针域定义为空指针(NULL)。
单链表的定义：
- struct Node
- {
- ElemType data;
- struct Node *next;
- };
- typedef struct Node LNode;
- typedef struct Node *LinkedList;
单链表有带头结点和不带头结点之分。
上图为没有头结点的单链表，下图为带有头结点的单链表：
1.单链表的初始化，即建立一个空链表。
- //不带头结点的单链表的初始化
- void LinkedListInit1(LinkedList L)
- {
- L=NULL;
- }
- //带头结点的单链表的初始化
- void LinkedListInit2(LinkedList L)
- {
- L=(LNode *)malloc(sizeof(LNode));
- if(L==NULL)
- {
- printf("申请空间失败！");
- exit(0);
- }
- L->next=NULL;
- }
2.单链表的求表长操作
单链表的求表长操作需要设定当前指针p和一个计数器j，初始时p指向链表中的第一个结点，p每向下移动一个结点时，j就加1，直到到达p链表的尾部。带头结点的链表，链表长度不包括头结点。
- //带头结点的单链表求表长
- int LinkedListLength(LinkedList L)
- {
- LNode *p; //p需要声明为LNode类型
- p=L->next;
- int j=0;
- while(p!=NULL)
- {
- j++;
- p=p->next; //将p向下移动一个结点
- }
- return j;
- }
3.单链表获取第i个结点元素的操作
设定p为当前结点，初始时p指向链表的第一个结点，然后向下移动i，此时p所指向的元素就是需要查找的第i个结点元素。
- //带头结点的单链表取元素操作
- LinkedList LinkedListGetINode(LinkedList L, int i)
- {
- LNode *p;
- p=L->next;
- int j=1;
- while((p!=NULL)&&(j<i))
- {
- p=p->next;
- j++;
- }
- return p;
- }
4.单链表的定位操作
查找元素e第一次出现的位置。从链表的第一个结点开始，判断当前结点的值是否等于e，等于则返回该结点的指针，否则继续向后查找，直至到达链表的最后。
- //带头结点的单链表定位操作
- LNode LinkedListLocateE(LinkedList L, ElemType e)
- {
- LNode *p;
- p=L->next;
- while((p!=NULL)&&(p->data!=e))
- {
- p=p->next;
- }
- return p;
- }
5.单链表的插入操作
在结点p之前插入一个新的结点q:对于不带头结点的单链表，结点p的位置有所不同，插入操作有以下两种情况：
1)在链表的表头插入：
(1)创建一个新的结点q。
(2)将此结点的数据域赋值为e，并将它的next指针指向第一个结点，即L。
(3)将L修改为指向新的结点q。
操作示意图如下：
2)在链表的中间插入
(1)创建一个新的结点q。
(2)将此结点的数据域赋值为e，并将它的next指针指向p。
(3)查找到p的前驱结点pre。
(4)将pre的next指针指向新创建的结点q。
操作示意图如下：
- //不带头结点的单链表的插入操作
- void LinkedListInertQE1(LinkedList L, LinkedList p, ElemType e)
- {
- q=(LNode *)malloc(sizeof(LNode)); //创建一个新的结点q
- if(q==NULL)
- {
- printf("申请空间失败！");
- exit(0);
- }
- q->data=e;
-
- if(p==L) //在表头插入
- {
- q->next=L;
- L=q;
- }
- else //在表的中间进行插入
- {
- pre=L;
- while((pre!=NULL)&&(pre->next!=p)) //寻找p的前驱
- pre=pre->next;
-
- q->next=pre->next;
- pre->next=q;
- }
- }
-
- //带头结点的单链表的插入操作
- void LinkedListInertQE2(LinkedList L, LinkedList p, ElemType e)
- {
- q=(LNode *)malloc(sizeof(LNode)); //创建一个新的结点q
- if(q==NULL)
- {
- printf("申请空间失败！");
- exit(0);
- }
- q->data=e;
-
- //插入新的结点
- pre=L;
- while((pre!=NULL)&&(pre->next!=p)) //寻找p的前驱
- pre=pre->next;
-
- q->next=pre->next;
- pre->next=q;
- }
6.单链表的删除操作
删除链表中的某个元素e，如果e在链表中出现不止一次，将删除第一次出现的e，否则什么也不做。
用p找到元素e所在的结点：
1)p是链表中的第一个结点
(1)将L指向p->next。
(2)释放p。
示意图如下：
2)p是链表中的其他结点
(1)找到p的前驱结点pre。
(2)将pre->next指向p->next。
(3)释放p。
示意图如下：
- //不带头结点的单链表的删除操作
- void LinkedListDeleteQE1(LinkedList L, LinkedList p, ElemType e)
- {
- pre=L;
- while((pre!=NULL)&&(pre->next->data!=e)) //查找元素e的前驱
- pre=pre->next;
- p=pre->next;
-
- if(p!=NULL) //找到需要删除的结点
- {
- if(p==L) //删除的是第一个结点
- L=p->next;
- else //删除的是其他结点
- pre->next=p->next;
- free(p);
- }
- }
- //带头结点的单链表的删除操作
- void LinkedListDeleteQE2(LinkedList L, LinkedList p, ElemType e)
- {
- pre=L;
- while((pre!=NULL)&&(pre->next->data!=e)) //查找元素e的前驱
- pre=pre->next;
- p=pre->next;
-
- if(p!=NULL) //找到需要删除的结点
- {
- pre->next=p->next;
- free(p);
- }
- }
7.单链表的创建操作
单链表的创建方法有两种：头插法和尾插法。
头插法是将新增结点插入第一个结点之前，示意图如下：
尾插法是将新增结点插入最后一个结点之后，示意图如下：
- //用头插法创建带头结点的单链表
- void LinkedListCreateHeadL(LinkedList L, ElemType a[n])
- {
- L=(LNode *)malloc(sizeof(LNode));
- if(L==NULL)
- {
- printf("申请空间失败！");
- exit(0);
- }
- L->next=NULL;
-
- for(i=0; i<n; i++)
- {
- p=(LNode *)malloc(sizeof(LNode));
- if(p==NULL)
- {
- printf("申请空间失败！");
- exit(0);
- }
-
- p->data=a[i];
- p->next=L->next;
- L->next=p;
- }
- }
- //用尾插法创建带头结点的单链表
- void LinkedListCreateTailL(LinkedList L, ElemType a[n])
- {
- L=(LNode *)malloc(sizeof(LNode));
- if(L==NULL)
- {
- printf("申请空间失败！");
- exit(0);
- }
- L->next=NULL;
- tail=L; //设置尾指针，方便插入
-
- for(j=0; j<n; j++)
- {
- p=(LNode *)malloc(sizeof(LNode));
- if(p==NULL)
- {
- printf("申请空间失败！");
- exit(0);
- }
-
- p->data=a[j];
- p->next=NULL;
- tail->next=p;
- tail=p;
- }
- }
8.单链表的合并操作
首先设置3个指针pa、pb、pc, pa和pb分别指向链表La与Lb的当前待比较插入结点，pc指向链表Lc的最后一个结点。当pa->data≤pb->data时，将pa所指的结点插入到pc后面，否则就将pb所指的结点插入到pc后面。最后，当有一个表合并完，将另一个表剩余的结点全插入到pc。
- //带头结点的单链表合并操作
- void LinkedListMergeLaLb(LinkedList La, LinkedList Lb, LinkedList Lc)
- {
- pa=La->next;
- pb=Lb->next;
- Lc=La; //借用表La的头结点作为表Lc的头结点
- pc=Lc;
-
- while((pa!=NULL)&&(pb!=NULL))
- {
- if(pa->data<=pb->data)
- {
- pc->next=pa;
- pc=pa;
- pa=pa->next;
- }
- else
- {
- pc->next=pb;
- pc=pb;
- pb=pb->next;
- }
- }
- if(pa!=NULL)
- pc=pa->next;
- else
- pc=pb->next;
-
- free(pb); //将Lb的表头结点释放
- }
附录：
程序实例：尾插法创建单链表
首先在VS2010中新建Win32 控制台应用程序的项目LinkedList，结果如下：
LinkedList.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
-
-
- #include "stdafx.h"
-
- #include<stdio.h>
- #include<stdlib.h>
- typedef struct node
- {
- int data;
- struct node *next;
- }*LinkedList;
-
- LinkedList LinkedListCreateTailL(int a[8])
- {
- LinkedList p, L, tail;
- int i=0;
- L=(struct node*)malloc(sizeof(struct node));
- tail=L;
-
- for(i=0; i<8; i++)
- {
- p=(struct node*)malloc(sizeof(struct node));
- p->data=a[i];
- tail->next=p;
- tail=p;
- }
- tail->next=NULL;
- return L;
- }
-
- void LinkedListPrint(LinkedList L)
- {
- LinkedList p;
- p=L->next;
- while(p!=NULL)
- {
- printf("%d ",p->data);
- p=p->next;
- }
- }
-
- void main()
- {
- int a[8], i;
- LinkedList L;
- printf("请输入8个列表元素，以回车结束：\n");
- for(i=0; i<8; i++)
- {
- scanf("%d", &a[i]);
- }
-
- L=LinkedListCreateTailL(a);
- LinkedListPrint(L);
- }
Ctrl+F5执行以上cpp文件，程序运行截图：
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