本文详细阐述了单链表的概念、存储表示、结点结构、链表的头指针和终端结点指针域表示，以及单链表的一般图示法。进一步分析了单链表与顺序存储结构的优缺点，并提供了单链表相关操作的实现代码，包括初始化、查找、插入、删除、遍历等基本操作。
单链表
1、链接存储方法
链接方式存储的线性表简称为链表（Linked List）。
链表的具体存储表示为：
① 用一组任意的存储单元来存放线性表的结点（这组存储单元既可以是连续的，也可以是不连续的）
② 链表中结点的逻辑次序和物理次序不一定相同。为了能正确表示结点间的逻辑关系，在存储每个结点值的同时，还必须存储指示其后继结点的地址（或位置）信息（称为指针（pointer）或链(link)）
注意：
链式存储是最常用的存储方式之一，它不仅可用来表示线性表，而且可用来表示各种非线性的数据结构。
2、链表的结点结构
┌───┬───┐
|data | next │
└───┴───┘
data域--存放结点值的数据域
next域--存放结点的直接后继的地址（位置）的指针域（链域）
注意：
①链表通过每个结点的链域将线性表的n个结点按其逻辑顺序链接在一起的。
②每个结点只有一个链域的链表称为单链表（Single Linked List）。
【例】线性表（bat，cat，eat，fat，hat，jat，lat，mat）的单链表示如示意图
3、头指针head和终端结点指针域的表示
单链表中每个结点的存储地址是存放在其前趋结点next域中，而开始结点无前趋，故应设头指针head指向开始结点。
注意：
链表由头指针唯一确定，单链表可以用头指针的名字来命名。
【例】头指针名是head的链表可称为表head。
终端结点无后继，故终端结点的指针域为空，即NULL。
4、单链表的一般图示法
由于我们常常只注重结点间的逻辑顺序，不关心每个结点的实际位置，可以用箭头来表示链域中的指针，线性表（bat，cat，fat，hat，jat，lat，mat）的单链表就可以表示为下图形式。
5、单链表类型描述
typedef char DataType; /* 假设结点的数据域类型为字符 */
typedef struct node { /* 结点类型定义 */
DataType data; /* 结点的数据域 */
struct node *next; /* 结点的指针域 */
} ListNode;
typedef ListNode *LinkList;
ListNode *p;
LinkList head;</pre><pre>6、指针变量和结点变量
①生成结点变量的标准函数 p = malloc( sizeof(ListNode) );/* 函数malloc分配一个类型为ListNode的结点变量的空间,并将其首地址放入指针变量p中 */②释放结点变量空间的标准函数 free(p); /* 释放p所指的结点变量空间 */③结点分量的访问 利用结点变量的名字*p访问结点分量方法一：(*p).data和(*p).next方法二：p-﹥data和p-﹥next④指针变量p和结点变量*p的关系 指针变量p的值——结点地址 结点变量*p的值——结点内容 (*p).data的值——p指针所指结点的data域的值 (*p).next的值——*p后继结点的地址 *((*p).next)——*p后继结点注意： ① 若指针变量p的值为空（NULL），则它不指向任何结点。此时，若通过*p来访问结点就意味着访问一个不存在的变量，从而引起程序的错误。 ② 有关指针类型的意义和说明方式的详细解释
单链表结构与顺序存储结构的优缺点
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.单链表采用链式存储结构，用一组任意的存储单元存放线性表的元素。
时间性能：
1.查找：
顺序存储结构O(1)
单链表O(n)
2.插入和删除
顺序存储结构需要平均移动表长一半的元素，时间为O(n)
单链表在线出某位置的指针后，插入和删除时间仅为O(1)
空间性能
1.顺序存储结构需要预分配存储空间，分大了，浪费，分小了易发生上溢。
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。
上源代码：
#include "stdio.h"
#include "string.h"
#include "ctype.h"
#include "stdlib.h"
#include "io.h"
#include "math.h"
#include "time.h"
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */
typedef int Status; /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int ElemType; /* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */
Status visit(ElemType c)
{
printf("%d ",c);
return OK;
}
typedef struct Node
{
ElemType data;
struct Node *next;
}Node;
typedef struct Node *LinkList; /* 定义LinkList */
/* 初始化顺序线性表 */
Status InitList(LinkList *L)
{
*L=(LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 产生头结点,并使L指向此头结点 */
//如果函数表头为xxx(LinkList *L)动态分配则为：
//*L=(LinkList)malloc(sizeof(Node));
//如果函数表头为xxx(LinkList L)动态分配则为：
//L=(LinkList)malloc(sizeof(Node));
//由于声明时
//Node *LinkList;
//所以malloc()函数可以写成如下格式：
//L(*L)=(LinkList或者Node *)malloc(sizeof(Node));
//其中L或者*L根据外函数来选择 LinkList等价于(Node *);
//需注意动态分配的声明规律
if(!(*L)) /* 存储分配失败 */
return ERROR;
(*L)->next=NULL; /* 指针域为空 */
return OK;
}
/* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：若L为空表，则返回TRUE，否则返回FALSE */
Status ListEmpty(LinkList L)
{
if(L->next)
return FALSE;
else
return TRUE;
}
/* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：将L重置为空表 */
Status ClearList(LinkList *L)
{
LinkList p,q;
p=(*L)->next; /* p指向第一个结点 */
while(p) /* 没到表尾 */
{
q=p->next;
free(p);
p=q;
}
(*L)->next=NULL; /* 头结点指针域为空 */
return OK;
}
/* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：返回L中数据元素个数 */
int ListLength(LinkList L)
{
int i=0;
LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */
while(p)
{
i++;
p=p->next;
}
return i;
}
/* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */
/* 操作结果：用e返回L中第i个数据元素的值 */
Status GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e)
{
int j;
LinkList p; /* 声明一结点p */
p = L->next; /* 让p指向链表L的第一个结点 */
j = 1; /* j为计数器 */
while (p && j<i) /* p不为空或者计数器j还没有等于i时，循环继续 */
{
p = p->next; /* 让p指向下一个结点 */
++j;
}
if ( !p || j>i )
return ERROR; /* 第i个元素不存在 */
*e = p->data; /* 取第i个元素的数据 */
return OK;
}
/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果：返回L中第1个与e满足关系的数据元素的位序。 */
/* 若这样的数据元素不存在，则返回值为0 */
int LocateElem(LinkList L,ElemType e)
{
int i=0;
LinkList p=L->next;
while(p)
{
i++;
if(p->data==e) /* 找到这样的数据元素 */
return i;
p=p->next;
}
return 0;
}
/* 初始条件：顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L)， */
/* 操作结果：在L中第i个位置之前插入新的数据元素e，L的长度加1 */
Status ListInsert(LinkList *L,int i,ElemType e)
{
int j;
LinkList 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)
return ERROR; /* 第i个元素不存在 */
s = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 生成新结点(C语言标准函数) */
s->data = e;
s->next = p->next; /* 将p的后继结点赋值给s的后继 */
p->next = s; /* 将s赋值给p的后继 */
return OK;
}
/* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */
/* 操作结果：删除L的第i个数据元素，并用e返回其值，L的长度减1 */
Status ListDelete(LinkList *L,int i,ElemType *e)
{
int j;
LinkList p,q;
p = *L;
j = 1;
while (p->next && j < i) /* 遍历寻找第i个元素 */
{
p = p->next;
++j;
}
if (!(p->next) || j > i)
return ERROR; /* 第i个元素不存在 */
q = p->next;
p->next = q->next; /* 将q的后继赋值给p的后继 */
*e = q->data; /* 将q结点中的数据给e */
free(q); /* 让系统回收此结点，释放内存 */
return OK;
}
/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果：依次对L的每个数据元素输出 */
Status ListTraverse(LinkList L)
{
LinkList p=L->next;
while(p)
{
visit(p->data);
p=p->next;
}
printf("\n");
return OK;
}
/* 随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表L（头插法） */
void CreateListHead(LinkList *L, int n)
{
LinkList p;
int i;
srand(time(0)); /* 初始化随机数种子 */
*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
(*L)->next = NULL; /* 先建立一个带头结点的单链表 */
for (i=0; i<n; i++)
{
p = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 生成新结点 */
p->data = rand()%100+1; /* 随机生成100以内的数字 */
p->next = (*L)->next;
(*L)->next = p; /* 插入到表头 */
}
}
/* 随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表L（尾插法） */
void CreateListTail(LinkList *L, int n)
{
LinkList p,r;
int i;
srand(time(0)); /* 初始化随机数种子 */
*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* L为整个线性表 */
r=*L; /* r为指向尾部的结点 */
for (i=0; i<n; i++)
{
p = (Node *)malloc(sizeof(Node)); /* 生成新结点 */
p->data = rand()%100+1; /* 随机生成100以内的数字 */
r->next=p; /* 将表尾终端结点的指针指向新结点 */
r = p; /* 将当前的新结点定义为表尾终端结点 */
}
r->next = NULL; /* 表示当前链表结束 */
}
int main()
{
LinkList L;
ElemType e;
Status i;
int j,k;
i=InitList(&L);
printf("初始化L后：ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
for(j=1;j<=5;j++)
i=ListInsert(&L,1,j);
printf("在L的表头依次插入1～5后：L.data=");
ListTraverse(L);
printf("ListLength(L)=%d \n",ListLength(L));
i=ListEmpty(L);
printf("L是否空：i=%d(1:是 0:否)\n",i);
i=ClearList(&L);
printf("清空L后：ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
i=ListEmpty(L);
printf("L是否空：i=%d(1:是 0:否)\n",i);
for(j=1;j<=10;j++)
ListInsert(&L,j,j);
printf("在L的表尾依次插入1～10后：L.data=");
ListTraverse(L);
printf("ListLength(L)=%d \n",ListLength(L));
ListInsert(&L,1,0);
printf("在L的表头插入0后：L.data=");
ListTraverse(L);
printf("ListLength(L)=%d \n",ListLength(L));
GetElem(L,5,&e);
printf("第5个元素的值为：%d\n",e);
for(j=3;j<=4;j++)
{
k=LocateElem(L,j);
if(k)
printf("第%d个元素的值为%d\n",k,j);
else
printf("没有值为%d的元素\n",j);
}
k=ListLength(L); /* k为表长 */
for(j=k+1;j>=k;j--)
{
i=ListDelete(&L,j,&e); /* 删除第j个数据 */
if(i==ERROR)
printf("删除第%d个数据失败\n",j);
else
printf("删除第%d个的元素值为：%d\n",j,e);
}
printf("依次输出L的元素：");
ListTraverse(L);
j=5;
ListDelete(&L,j,&e); /* 删除第5个数据 */
printf("删除第%d个的元素值为：%d\n",j,e);
printf("依次输出L的元素：");
ListTraverse(L);
i=ClearList(&L);
printf("\n清空L后：ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
CreateListHead(&L,20);
printf("整体创建L的元素(头插法)：");
ListTraverse(L);
i=ClearList(&L);
printf("\n删除L后：ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
CreateListTail(&L,20);
printf("整体创建L的元素(尾插法)：");
ListTraverse(L);
return 0;
}
扫一扫
252
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
