线性表的链式存储结构及应用

一、 实验目的

（1） 理解线性逻辑结构的含义及基本特点；
（2） 熟练线性表的链式存储结构的定义；
（3） 熟练掌握线性表的链式存储结构上基本操作实现；
（4） 培养线性表的链式存储结构结构上应用能力；

二、 实验任务

1、 链表定义
2、 链表的基本操作（初始化，求表长，元素输出，查找，插入，删除等）
3、 链表的应用

三、 实验内容及结果

链表的定义及基本操作

代码

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

// 定义链表节点结构
struct Node {
    int data;
    struct Node* next;
};

// 初始化链表
void initialize(struct Node** head) {
    *head = NULL;
}

// 求表长
int length(struct Node* head) {
    int count = 0;
    struct Node* current = head;
    while (current != NULL) {
        count++;
        current = current->next;
    }
    return count;
}

// 元素输出
void printList(struct Node* head) {
    struct Node* current = head;
    while (current != NULL) {
        printf("%d ", current->data);
        current = current->next;
    }
    printf("\n");
}

// 查找元素
struct Node* search(struct Node* head, int key) {
    struct Node* current = head;
    while (current != NULL) {
        if (current->data == key) {
            return current;
        }
        current = current->next;
    }
    return NULL;
}

// 在位置pos插入元素
void insert(struct Node** head, int data, int pos) {
    struct Node* newNode = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
    newNode->data = data;
    newNode->next = NULL;

    if (pos == 0) {  // 在头部插入
        newNode->next = *head;
        *head = newNode;
    } else {
        struct Node* current = *head;
        int i;
        for (i = 0; i < pos - 1 && current != NULL; i++) {
            current = current->next;
        }
        if (current != NULL) {
            newNode->next = current->next;
            current->next = newNode;
        } else {
            printf("Invalid position\n");
            free(newNode);
        }
    }
}

// 删除元素
void Delete(struct Node** head, int key) {
    struct Node* current = *head;
    struct Node* prev = NULL;

    // 删除头节点
    if (current != NULL && current->data == key) {
        *head = current->next;
        free(current);
        return;
    }

    while (current != NULL && current->data != key) {
        prev = current;
        current = current->next;
    }

    if (current == NULL) {
        printf("Element not found\n");
        return;
    }

    prev->next = current->next;
    free(current);
}

// 示例演示
int main() {
    // 初始化链表
    struct Node* head;
    initialize(&head);

    // 插入元素
    insert(&head, 10, 0);
    insert(&head, 20, 1);
    insert(&head, 30, 2);

    // 输出链表
    printf("List: ");
    printList(head);

    // 求表长
    printf("Length: %d\n", length(head));

    // 查找元素
    struct Node* element = search(head, 20);
    if (element != NULL) {
        printf("Element found: %d\n", element->data);
    } else {
        printf("Element not found\n");
    }

    // 删除元素
    Delete(&head, 20);

    // 输出链表
    printf("List after deletion: ");
    printList(head);

    return 0;

运行结果

在这里插入图片描述

链表的应用（大数的阶乘运算）

源代码

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

struct Nums {
    int data;
    struct Nums* lLink;
    struct Nums* rLink;
};

typedef struct Nums Nums;

Nums* createNode(int data) {
    Nums* newNode = (Nums*)malloc(sizeof(Nums));
    if (newNode == NULL) {
        printf("存储分配出错！\n");
        exit(1);
    }
    newNode->data = data;
    newNode->lLink = NULL;
    newNode->rLink = NULL;

    return newNode;
}

void insertNode(Nums* head, int data) {
    Nums* newNode = createNode(data);
    if (head->rLink == NULL) {
        head->rLink = newNode;
        newNode->lLink = head;
    }
    else {
        Nums* lastNode = head->rLink;
        while (lastNode->rLink != NULL) {
            lastNode = lastNode->rLink;
        }
        lastNode->rLink = newNode;
        newNode->lLink = lastNode;
    }
}

void factor(int n) {
    Nums* first = createNode(0);
    Nums* last = first;

    for (int i = 1; i <= n; ++i) {
        int flag = 0;
        Nums* current = first->rLink;
        while (current != NULL) {
            current->data = current->data * i + flag;
            if (current->data > 999 && current->rLink == NULL) {
                Nums* newNode = createNode(0);
                newNode->lLink = current;
                current->rLink = newNode;
                last = newNode;
            }
            flag = current->data / 1000;
            current->data = current->data % 1000;
            current = current->rLink;
        }
    }

    Nums* ptr = last;
    printf("%d", ptr->data);
    ptr = ptr->lLink;
    while (ptr != NULL) {
        printf("%03d", ptr->data);
        ptr = ptr->lLink;
    }
}

int main() {
    int na;
    printf("请输入要计算的数字：\n");
    scanf("%d", &na);
    printf("n=%d, n!=", na);
    factor(na);
    printf("\n");
    return 0;
}

运行结果

四、 个人体会

链表是一种重要的数据结构，在C语言中使用链表可以高效地存储和操作数据。在上机学习链表时，我遇到了一些挑战，但也学到了很多。首先，理解链表的基本概念是关键，包括节点、头指针和尾指针等。其次，我掌握了链表的插入和删除操作，对于插入操作，需要重新调整节点之间的指针关系；对于删除操作，需要注意释放被删除节点的内存，以防止内存泄漏。此外，我还学会了链表的遍历和查找操作，以及如何处理边界情况和异常情况。通过上机实践，我进一步提升了C语言的编程能力和对链表的理解。我相信，掌握链表的使用对于解决实际问题和编写高效的程序非常重要，我会继续深入学习并应用链表这一数据结构。