链表的常见操作

最新推荐文章于 2023-11-08 12:48:11 发布

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本文详细介绍了链表的基本概念及操作实现，包括单链表、双链表和循环链表的创建，以及增加、删除节点、逆置、求中间节点、合并有序链表等常见操作。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

　　链表是数据结构的重要内容，在计算机程序中应用广泛，同时也是各公司笔试题目的重点。

　　以下简单实现了链表的一些操作，包括创建、增加节点、删除节点、单链表逆置、合并有序链表等。

一、链表创建

　　链表主要有三种形式，包括单链表、双链表和循环链表。

　　单链表每个节点只包含一个后驱指针，双链表节点同时包含一个前驱指针和一个后驱指针，循环链表的尾节点的后驱指向头节点。

　　代码如下：

/*单链表节点结构*/
typedef struct NodeType
{
    char elem;
    NodeType *next;
}Node;


/*双链表节点结构*/
typedef struct DNodeType
{
    char elem;
    DNodeType *next;
    DNodeType *prev;
}DNode;

/*
创建链表
*/
Node * CreateList(Node *head)
{
    if(NULL == head)//分配头节点空间
        head=(Node*)malloc(sizeof(Node)),
        head->next=NULL;

    Node *current=head , *temp;
    char ch;

    while(1)
    {
        cout<<"\n input elem:";
        cin>>ch;
        if('#' == ch)            /*#结束输入*/
            break;
        temp=(Node *) malloc ( sizeof(Node) );
        temp->elem=ch;
        temp->next=NULL;
        current->next=temp;        /*当前节点的后驱指向新节点*/
        current=temp;            /*当前节点为链表尾节点*/

    }

    return head;
}

/*创建双链表*/
DNode * DoubleList(DNode *head)
{
    if(NULL == head)//分配头节点空间
        head=(DNode*)malloc(sizeof(DNode)) , head->prev=NULL , head->next=NULL;
        

    DNode *current=head , *temp;
    char ch;

    while(1)
    {
        cout<<"\n input elem:";
        cin>>ch;
        if('#' == ch)           /*#结束输入*/
            break;
        temp=(DNode *) malloc ( sizeof(DNode) );
        temp->elem=ch;
        temp->next=NULL;
        current->next=temp;        /*当前节点的后驱指向新节点*/
        temp->prev=current;        /*新节点的前驱指向当前节点*/
        current=temp;            /*当前节点为链表尾节点*/

    }

    return head;
}

/*创建循环链表*/
Node* CycleList(Node *head)
{
    if(NULL == head)/*分配头节点空间*/
        head=(Node*)malloc(sizeof(Node)),head->next=NULL;

    Node *current=head , *temp;
    char ch;

    while(1)
    {
        cout<<"\n input elem:";
        cin>>ch;
        if('#' == ch)            /*#结束输入*/
            break;
        temp=(Node *) malloc ( sizeof(Node) );
        temp->elem=ch;
        temp->next=NULL;
        current->next=temp;        /*当前节点的后驱指向新节点*/
        current=temp;            /*当前节点为链表尾节点*/

    }
    current->next=head;            /*尾节点指向头节点*/
    return head;
}

二、链表操作

　　包括单链表的增加节点、删除节点、输出链表等

/*插入节点*/

Node *InsertNode(Node *head , char elem)
{
    if( NULL == head || NULL == elem )
        return head;

    Node *current=head->next;    /*当前节点*/
    Node *prev=head;            /*前驱节点*/
    Node *temp;                    /*过渡节点*/
    
    while(current)                /*移动至尾节点*/
    {
        prev=current;
        current=current->next;    
    }

    temp=(Node*) malloc( sizeof(Node) );
    temp->elem=elem;
    temp->next=NULL;
    prev->next=temp;            /*尾节点的后驱指向新节点*/

    return head;

}

/*删除节点*/
Node *DeleteNode(Node *head,char elem)
{
    if(NULL == head || NULL == elem)
        return head;
    if(NULL == head->next)
        return head;

    Node *prev,*current;
    prev=head;
    current=head->next;

    while(current)
    {
        if(current->elem == elem)        /*匹配节点元素*/
        {
            prev->next=current->next;    /*前驱节点的后驱指向当前节点的下一个节点*/
            free(current);                /*释放当前节点*/
            return head;
        }
        prev=current;
        current=current->next;            /*移动至下一个节点*/
    }

    return head;

}

/*
输出链表
*/
void PrintList(Node *head)
{
    Node * current=head->next;
    cout<<"\n List are:";
    while(NULL != current)
    {
        if(NULL != current->elem)
            cout<<setw(5)<<current->elem;
        current=current->next;
    }

    cout<<"\n";
}

三、单链表逆置

　　单链表逆置在各公司的笔试题中比较常见，以下是其中一种实现。

　　算法描述：将链表中每一个节点插入到头结点之后。

　　代码如下：

/*单链表逆置*/
Node *ReverseList(Node *head)
{
    if(NULL == head)
        return head;
    if(NULL == head->next)
        return head;
    if(NULL == head->next->next)
        return head;

    Node *curr=head->next;  /*当前节点*/
    head->next=NULL;
    Node *temp;

    while(curr)
    {
        temp=curr->next;    /*暂存下一个节点*/
        /*把当前节点插入到head节点后*/
        curr->next=head->next;
        head->next=curr;

        curr=temp;            /*移动至下一个节点*/
    }

    return head;

}

四、求单链表中间节点

　　在笔试题中比较常见，通常题目描述是：给出一个单链表，不知道节点N的值，怎样只遍历一次就可以求出中间节点。

　　算法描述：设立两个指针p1,p2，p1每次移动1个节点位置，p2每次移动2个节点位置，当p2移动到尾节点时，p1指向中间节点。

　　代码如下：

/*求中间节点*/
Node * MiddleNode(Node *head)
{
    if(NULL == head)
        return head;
    if(NULL == head->next)
        return head->next;

    Node *p1,*p2;
    p1=head;
    p2=head;

    while(p2->next)
    {
        /*p2节点移动2个节点位置*/
        p2=p2->next;
        if(p2->next)                    /*判断p2后驱节点是否存在，存在则再移动一次*/
            p2=p2->next;
        /*p1节点移动1个节点位置*/
        p1=p1->next;

    }
    return p1;

}

五、合并有序单链表

　　问题描述：合并2个有序单链表，合并后的链表也是排好序的。

　　算法描述：对链表A中的每一个节点元素，查找其在链表B中的插入位置，并在B中插入该元素。

　　代码如下：

/*合并有序单链表*/
Node * MergeList(Node * h1,Node * h2)
{
    if(NULL == h1 || NULL == h2)
        return h1;
    if(NULL == h1->next )
        return h2;
    if(NULL == h2->next)
        return h1;


    Node * curr1,*curr2,*prev1,*temp;
    prev1=h1;        /*链表1的前驱节点*/
    curr1=h1->next;    /*链表1的当前节点*/
    curr2=h2->next;    /*链表2的当前节点*/
    temp=h2;
    while(curr2)
    {
        while(curr1 && curr1->elem < curr2->elem)/*链表1指针移动至大或等于链表2当前元素的位置*/
            prev1=curr1,curr1=curr1->next;


        /*在链表1中插入链表2的当前元素*/
        temp=curr2->next;/*暂存链表2的下一个节点*/
        prev1->next=curr2;
        curr2->next=curr1;

        /*链表1移动至新节点*/
        curr1=curr2;
        /*链表2移动至下一个节点*/
        curr2=temp;
    }

    return h1;


}

六、判断链表是否有环

　　判断链表是否有环即是判断链表是否为循环链表，算法较为简单，一次遍历判断尾指针是否指向头指针即可。

　　代码如下：

/*判断链表是否有环(循环链表)*/
bool IsCycleList(Node *head)
{
    if(NULL== head)
        return false;
    if(NULL == head->next)
        return false;
    Node *current=head->next;
    while(current)
    {
        if(head == current->next)
            return true;
        current=current->next;
    }
    return false;
}

七、总结

　　以上实现了链表的一些常见操作，源文件LinkList.cpp全部代码如下：　


/*
 * 作者：     达闻东
 * 修改日期： 2010-04-28 17:10
 * 描述：     实现链表的常见操作
 * 
 */
#include<iostream>
#include<iomanip>
using namespace std;

/*单链表节点结构*/
typedef struct NodeType
{
    char elem;
    NodeType *next;
}Node;


/*双链表节点结构*/
typedef struct DNodeType
{
    char elem;
    DNodeType *next;
    DNodeType *prev;
}DNode;


/*=============================================================================*/
/*
创建链表
*/
Node * CreateList(Node *head)
{
    if(NULL == head)//分配头节点空间
        head=(Node*)malloc(sizeof(Node)),
        head->next=NULL;

    Node *current=head , *temp;
    char ch;

    while(1)
    {
        cout<<"\n input elem:";
        cin>>ch;
        if('#' == ch)            /*#结束输入*/
            break;
        temp=(Node *) malloc ( sizeof(Node) );
        temp->elem=ch;
        temp->next=NULL;
        current->next=temp;        /*当前节点的后驱指向新节点*/
        current=temp;            /*当前节点为链表尾节点*/

    }

    return head;
}
/*=============================================================================*/
/*
输出链表
*/
void PrintList(Node *head)
{
    Node * current=head->next;
    cout<<"\n List are:";
    while(NULL != current)
    {
        if(NULL != current->elem)
            cout<<setw(5)<<current->elem;
        current=current->next;
    }

    cout<<"\n";
}


/*=============================================================================*/


/*插入节点*/

Node *InsertNode(Node *head , char elem)
{
    if( NULL == head || NULL == elem )
        return head;

    Node *current=head->next;    /*当前节点*/
    Node *prev=head;            /*前驱节点*/
    Node *temp;                    /*过渡节点*/
    
    while(current)                /*移动至尾节点*/
    {
        prev=current;
        current=current->next;    
    }

    temp=(Node*) malloc( sizeof(Node) );
    temp->elem=elem;
    temp->next=NULL;
    prev->next=temp;            /*尾节点的后驱指向新节点*/

    return head;

}


/*=============================================================================*/

/*删除节点*/
Node *DeleteNode(Node *head,char elem)
{
    if(NULL == head || NULL == elem)
        return head;
    if(NULL == head->next)
        return head;

    Node *prev,*current;
    prev=head;
    current=head->next;

    while(current)
    {
        if(current->elem == elem)        /*匹配节点元素*/
        {
            prev->next=current->next;    /*前驱节点的后驱指向当前节点的下一个节点*/
            free(current);                /*释放当前节点*/
            return head;
        }
        prev=current;
        current=current->next;            /*移动至下一个节点*/
    }

    return head;

}

/*=============================================================================*/


/*单链表逆置*/
Node *ReverseList(Node *head)
{
    if(NULL == head)
        return head;
    if(NULL == head->next)
        return head;
    if(NULL == head->next->next)
        return head;

    Node *curr=head->next;  /*当前节点*/
    head->next=NULL;
    Node *temp;

    while(curr)
    {
        temp=curr->next;    /*暂存下一个节点*/
        /*把当前节点插入到head节点后*/
        curr->next=head->next;
        head->next=curr;

        curr=temp;            /*移动至下一个节点*/
    }

    return head;

}

/*=============================================================================*/


/*求中间节点*/
Node * MiddleNode(Node *head)
{
    if(NULL == head)
        return head;
    if(NULL == head->next)
        return head->next;

    Node *p1,*p2;
    p1=head;
    p2=head;

    while(p2->next)
    {
        /*p2节点移动2个节点位置*/
        p2=p2->next;
        if(p2->next)                    /*判断p2后驱节点是否存在，存在则再移动一次*/
            p2=p2->next;
        /*p1节点移动1个节点位置*/
        p1=p1->next;

    }
    return p1;

}


/*=============================================================================*/

/*合并有序单链表*/
Node * MergeList(Node * h1,Node * h2)
{
    if(NULL == h1 || NULL == h2)
        return h1;
    if(NULL == h1->next )
        return h2;
    if(NULL == h2->next)
        return h1;


    Node * curr1,*curr2,*prev1,*temp;
    prev1=h1;        /*链表1的前驱节点*/
    curr1=h1->next;    /*链表1的当前节点*/
    curr2=h2->next;    /*链表2的当前节点*/
    temp=h2;
    while(curr2)
    {
        while(curr1 && curr1->elem < curr2->elem)/*链表1指针移动至大或等于链表2当前元素的位置*/
            prev1=curr1,curr1=curr1->next;


        /*在链表1中插入链表2的当前元素*/
        temp=curr2->next;/*暂存链表2的下一个节点*/
        prev1->next=curr2;
        curr2->next=curr1;

        /*链表1移动至新节点*/
        curr1=curr2;
        /*链表2移动至下一个节点*/
        curr2=temp;
    }

    return h1;


}

/*=============================================================================*/

/*创建双链表*/
DNode * DoubleList(DNode *head)
{
    if(NULL == head)//分配头节点空间
        head=(DNode*)malloc(sizeof(DNode)) , head->prev=NULL , head->next=NULL;
        

    DNode *current=head , *temp;
    char ch;

    while(1)
    {
        cout<<"\n input elem:";
        cin>>ch;
        if('#' == ch)           /*#结束输入*/
            break;
        temp=(DNode *) malloc ( sizeof(DNode) );
        temp->elem=ch;
        temp->next=NULL;
        current->next=temp;        /*当前节点的后驱指向新节点*/
        temp->prev=current;        /*新节点的前驱指向当前节点*/
        current=temp;            /*当前节点为链表尾节点*/

    }

    return head;
}


/*=============================================================================*/
/*输出双链表*/
void PrintDoubleList(DNode *head)
{
    if(NULL == head)
        return;

    DNode * p;
    p=head;
    cout<<"\n DoubleList are:";
    while(p->next)
    {
        p=p->next;
        if(p->elem)
            cout<<setw(5)<<p->elem;
        
    }

    cout<<"\n DoubleList are:";
    while(p->prev)
    {
        if(p->elem)
            cout<<setw(5)<<p->elem;
        p=p->prev;
    }

}


/*=============================================================================*/
/*创建循环链表*/
Node* CycleList(Node *head)
{
    if(NULL == head)/*分配头节点空间*/
        head=(Node*)malloc(sizeof(Node)),head->next=NULL;

    Node *current=head , *temp;
    char ch;

    while(1)
    {
        cout<<"\n input elem:";
        cin>>ch;
        if('#' == ch)            /*#结束输入*/
            break;
        temp=(Node *) malloc ( sizeof(Node) );
        temp->elem=ch;
        temp->next=NULL;
        current->next=temp;        /*当前节点的后驱指向新节点*/
        current=temp;            /*当前节点为链表尾节点*/

    }
    current->next=head;            /*尾节点指向头节点*/
    return head;
}
/*=============================================================================*/

/*判断链表是否有环(循环链表)*/
bool IsCycleList(Node *head)
{
    if(NULL== head)
        return false;
    if(NULL == head->next)
        return false;
    Node *current=head->next;
    while(current)
    {
        if(head == current->next)
            return true;
        current=current->next;
    }
    return false;
}
int main()
{
    Node * head,*p;
    Node * head2,*head3;
    DNode * dHead;
    char ch;
    head = NULL;
    head2=NULL;
    head3=NULL;
    dHead=NULL;


    //head=(Node*) malloc ( sizeof( Node) );
    //head->next = NULL;


    //创建单链表
    head=CreateList(head);
    PrintList(head);


    head2=CreateList(head2);
    PrintList(head2);

    //插入节点
    
    cout<<"\n input elem to insert:";
    cin>>ch;
    InsertNode(head,ch);
    PrintList(head);


    //删除节点
    
    cout<<"\n input elem to delete:";
    cin>>ch;
    DeleteNode(head,ch);
    PrintList(head);

    //单链表逆置
    
    head=ReverseList(head);
    cout<<"\n Reversed !";
    PrintList(head);

    //求中间节点
    
    p=MiddleNode(head);
    cout<<"\n Middle Node is:";
    cout<<p->elem<<endl;
    
    //合并有序单链表
    
    MergeList(head,head2);
    cout<<"\n Merged!";
    PrintList(head);

    //创建双链表
    
    dHead=DoubleList(dHead);
    PrintDoubleList(dHead);

    /*创建循环链表并判断是否有环*/
    head3=CycleList(head3);
    cout<<IsCycleList(head3);
    return 0;
}