线性表->单链表

单链表

链式存储的线性表又称之为单链表。他是通过一组任意的存储单元来存储线性表中的数据元素。为了建立起数据元素之间的线性关系，每个节点除了存放自身的数据信息外，还要一个指向其后继的指针。

利用单链表可以解决顺序表需要大量的连续存储空间的缺点，但是单链表附加指针域，也带来了浪费存储空间的缺点。由于单链表是离散的分布在存储空间中，所以单链表是非随机存取的。

通常为了操作方便，会给单链表的第一个之前附加一个节点，称之为头结点。头结点的数据域可以不设任何信息，但可以记录表长等信息。

引入头结点带来的两个有点：

• 由于开始节点的位置被存放在头结点中，所以链表第一个位置上的操作和在表其他位置上的操作一致，无需进行特殊处理；
• 无论链表是否为空，其头指针指向头结点的非空指针，因此空表和非空表的处理也就统一。带头单链表的判定空条件为L->next = =NULL

/************************************************************************************************
头指针：
            1，头指针是指链表指向第一个节点的指针，若链表的有头结点，则是指向头结点的指针
            2，头指针有标识作用，长用头指针冠以链表的名字
            3，无论链表是否为空，头指针均不能为空，头指针是链表的必要元素
头结点：
            1，头结点是为了操作的统一和方便而设立，放在第一个元素结点之前，其数据域一般无意义
            2，有了头结点，对在第一个结点前插入和删除第一个元素结点，其操作和其他元素的操作便统一
            3，头结点不一定是链表的必要元素
************************************************************************************************/

/**********************************单链表结构和顺序存储结构优缺点***************************************
存储分配方式：
            1，顺序存储结构用一段连续的存储单元依次存储线性表的数据元素
            2，单链表采用链式的存储结构，用一组任意的存储单元存放线性表元素

时间性能：
            1，查找： 顺序存储结构O(1)    单链表O(n)
            2，插入删除： 顺序存储结构要平均移动一半的元素， O(n)
                       单链表在查出某位置的指针后，插入删除均为O(1)

空间性能：
            1，顺序存储需要预先分配存储空间，分配大了浪费，小了容易发生上溢出
            2，单链表不需要分配存储空间，只要有就可以分配，元素个数也不受限制
************************************************************************************************/

#include <malloc.h>

#define MAXSIZE 20  //存储空间初始分配量
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

typedef int ElemType;   //ElemType 数据类型
typedef int Status;

typedef struct
{
    ElemType date;
    struct Node *next;
}Node,*LinkList;

//单链表的读取 O(n)
/************************************************************************************************
1，声明一个节点p指向链表的第一个节点，初始化j从1开始；
2，当j<i时，就遍历链表，p向后移动，不断指向下一个节点，j++；
3，若到链表末尾p为空，则说明第i个元素不存在；
4，否则查找成，返回节点p的数据
************************************************************************************************/

Status GetElem(LinkList L, int i, ElemType *e)
{
    int j;
    Node *p;    //声明一个结点

    p = L->next;    //让p指向链表的第一个节点
    j = 1;          //j为计数器

    while(p && j<i) //p不为空并且计数器j没有等于i,循环继续
    {
        p = p->next;    //移向下一结点
        ++j;            //计数加一
    }

    if( !p || j>i)      //第i个元素不存在
        return ERROR;

    *e = p->date;       //取得第i个元素

    return OK;
}


/************************************************************************************************
单链表的插入和删除算法，实际是由两部分组成：O(n)
1，遍历查找第i个元素
2，插入或者删除相应元素
************************************************************************************************/

//单链表的插入
/************************************************************************************************
1，声明结点p并指向链表第一个节点，初始化j从1开始；
2，当j<i,遍历链表，让p的指针向后移动，不断的指向下一节点，并且j++;
3，若到链表末尾，p为空，则说明i元素不存在；
4，否则查找成功，在系统中生成一个空节点s;
5，将元素e赋值给s->data;
6，单链表的插入标准语句 s->next = p->next; p->next = s;
7，返回成功 
************************************************************************************************/
Status ListInsert(LinkList *L, int i, ElemType e)
{
    int j;
    Node * p,*s;
    p = *L;

    j =1;

    while(p && j<i)     //寻找第i个结点
    {
        p = p->next;
        ++j;
    }

    if(!p || j>i)       //i节点不存在
        return ERROR;

    //s = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
    s= (Node*)malloc(sizeof(Node));     //生成新节点, #include<malloc.h>

    s->date = e;                        //将值付给s->date
    s->next = p->next;                  //将p的后继赋给s的后继
    p->next = s;                        //将p的后继指向s

    return OK;
}

// 若要在p之前插入S,可以在插入后，对调两个元素内的数据信息

s->next = p->next;
tmp = s->data;
s->data = p->next;
p->next = tmp;


 //单链表删除
/************************************************************************************************
1，声明一个结点p指向链表的第一个节点，初始化j从1开始；
2，当j<i是，遍历整个链表，让p指针右移动，不断的指向向下的节点，++j;
3，若链表末尾为空，则说明i元素不存在
4，否则查找成功，将欲删除的节点p->next给q;
5，单链表标准删除语句，p->next = q->next;
6，将q节点的数据赋值给e，作为返回值；
7，释放q节点；
8，返回成功
************************************************************************************************/

Status ListDelet(LinkList *L, int i, ElemType *e)
{
    int j;
    Node *p,*q;

    p = *L;
    j = 1;

    while(p->next && j<i)   //遍历寻找第i个元素的前一元素，p->next为第i元素
    {
        p = p->next;
        ++j;
    }

    if(!(p->next) || j>i)
        return ERROR;   //元素不存在返回ERROR

    q = p->next;        //让q指向第i个元素
    p->next = q->next;  //p的后继指向q的后继
    *e = q->date;       //q的值赋给e，以便返回
    free(q);            //清除结点，释放内存
    return OK;
}


// 单链表整表创建
//从“空表”的初始状态起，依次建立各个节点，并逐个加入链表中

/************************************************************************************************
1，声明一个节点p和计数器i;
2，初始化空链表L;
3，让L的头结点的指针指向NULL,即建立一个带头结点的单链表；
4，循环创建链表 （头插法）：
    生成新的结点赋值给p;
    生成数字赋值给p的数据域p->data;
    将p插入到头结点与前一新节点之间。
************************************************************************************************/
void CreateListHead(LinkList *L, int n)
{
    LinkList p;
    int i;
    *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
    (*L)->next = NULL;                  //建立带头结点的单链表，并且头结点指针为空

    for( i= 0; i<n; i++)
    {
        p = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); //生成新结点
        p->date = i;
        p->next = (*L)->next;   //结点插入到表头
        (*L)->next = p;
    }
}

//尾插法
void CreateListTail(LinkList *L, int n)
{
    LinkList p,q;
    int i;
    *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));//创建线性表头
    p = *L;                             //p指向线性表的尾部

    for( i = 0; i<n; i++)
    {
        q = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); //生成新的结点
        q->date = i;
        p->next = q;                        //将尾部节点的指针指向新的结点
        p = q;                              //尾部节点指针后移
    }

    p->next = NULL;                         //链表结束
}

//单链表 整表删除
/************************************************************************************************
1，声明一个结点p和q
2，将第一个结点赋值给p;
3，循环
    将下一结点赋值给q;
    释放q;
    将q赋值给p;
************************************************************************************************/
Status ClearList(LinkList *L)
{
    LinkList p,q;
    p = (*L)->next;     //p指向第一个结点

    while(p)            //到末尾结点
    {
        q = p->next;    //记录下一结点
        free(p);        //释放当前结点
        p = q;          //当前指针后移
    }

    (*L)->next = NULL;  //头结点指针域设为空
    return OK;
}