6-5 链式表操作集

本题要求实现链式表的操作集。

函数接口定义:

Position Find( List L, ElementType X );
List Insert( List L, ElementType X, Position P );
List Delete( List L, Position P );

其中List结构定义如下:

typedef struct LNode *PtrToLNode;
struct LNode {
    ElementType Data;
    PtrToLNode Next;
};
typedef PtrToLNode Position;
typedef PtrToLNode List;

各个操作函数的定义为:

Position Find( List L, ElementType X ):返回线性表中首次出现X的位置。若找不到则返回ERROR;

List Insert( List L, ElementType X, Position P ):将X插入在位置P指向的结点之前,返回链表的表头。如果参数P指向非法位置,则打印“Wrong Position for Insertion”,返回ERROR;

List Delete( List L, Position P ):将位置P的元素删除并返回链表的表头。若参数P指向非法位置,则打印“Wrong Position for Deletion”并返回ERROR。

裁判测试程序样例:

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

#define ERROR NULL
typedef int ElementType;
typedef struct LNode *PtrToLNode;
struct LNode {
    ElementType Data;
    PtrToLNode Next;
};
typedef PtrToLNode Position;
typedef PtrToLNode List;

Position Find( List L, ElementType X );
List Insert( List L, ElementType X, Position P );
List Delete( List L, Position P );

int main()
{
    List L;
    ElementType X;
    Position P, tmp;
    int N;

    L = NULL;
    scanf("%d", &N);
    while ( N-- ) {
        scanf("%d", &X);
        L = Insert(L, X, L);
        if ( L==ERROR ) printf("Wrong Answer\n");
    }
    scanf("%d", &N);
    while ( N-- ) {
        scanf("%d", &X);
        P = Find(L, X);
        if ( P == ERROR )
            printf("Finding Error: %d is not in.\n", X);
        else {
            L = Delete(L, P);
            printf("%d is found and deleted.\n", X);
            if ( L==ERROR )
                printf("Wrong Answer or Empty List.\n");
        }
    }
    L = Insert(L, X, NULL);
    if ( L==ERROR ) printf("Wrong Answer\n");
    else
        printf("%d is inserted as the last element.\n", X);
    P = (Position)malloc(sizeof(struct LNode));
    tmp = Insert(L, X, P);
    if ( tmp!=ERROR ) printf("Wrong Answer\n");
    tmp = Delete(L, P);
    if ( tmp!=ERROR ) printf("Wrong Answer\n");
    for ( P=L; P; P = P->Next ) printf("%d ", P->Data);
    return 0;
}

/* 你的代码将被嵌在这里 */
Position newNode(ElementType X);

Position Find(List L, ElementType X) {
    List q = L;
    if (q == NULL)
        return ERROR;
    while (q != NULL) {
        if (q->Data == X)
            return q;
        else
            q = q->Next;
    }
    return ERROR;
}

List Insert(List L, ElementType X, Position P) {

    Position pTemp = L;
    Position pNew = newNode(X);
    if (L != NULL) {
        if (P == L) { //在表头插入(表头不是其余节点的后继,比较特殊)
            pNew->Next = pTemp;
            L = pNew;
        }
        else { //在表中插入
            while (pTemp->Next != P) {
                pTemp = pTemp->Next;
                if (pTemp == NULL) { //说明L中没有P所指向的位置
                    printf("Wrong Position for Insertion\n");
                    return ERROR;
                }
            }
            pNew->Next = P;
            pTemp->Next = pNew;
        }
    }
    else //L==NULL && P==NULL的情况
        L = pNew;
    return L;
}

List Delete(List L, Position P) {
    if (P == NULL || L == NULL) {
        printf("Wrong Position for Deletion\n");
        return ERROR;
    }
    Position pTemp = L;
    if (P == L) {//在表头删除(表头不是其余节点的后继,比较特殊)
        L = L->Next;
    }
    else { //在表中删除
        while (pTemp->Next != P) {
            pTemp = pTemp->Next;
            if (pTemp == NULL) { //说明L中没有P所指向的位置
                printf("Wrong Position for Deletion\n");
                return ERROR;
            }
        }
        pTemp->Next = P->Next;
    }
    free(P);
    return L;
}

Position newNode(ElementType X) {
    Position pNew = (Position)malloc(sizeof(struct LNode));
    if (pNew == NULL)
        exit(-1);
    else {
        pNew->Data = X;
        pNew->Next = NULL;
        return pNew;
    }
}
### 带头结点的单链表常用操作及其实现 #### 创建带头结点的单链表 创建一个带头结点的单链表意味着初始化一个空链表,其中只有一个头结点。该头结点并不存储有效数据,仅用于简化边界条件处理。 ```c typedef struct Node { int data; struct Node *next; } Node; Node* createLinkedList() { Node *head = (Node *)malloc(sizeof(Node)); head->next = NULL; // 初始化为空列 return head; } ``` #### 插入新节点到链表头部 通过在链表头部插入新的节点可以方便地扩展链表长度而不必担心特殊情况的发生。 ```c void insertAtHead(Node **head, int value) { Node *newNode = (Node *)malloc(sizeof(Node)); newNode->data = value; newNode->next = (*head)->next; (*head)->next = newNode; } ``` #### 删除指定位置的节点 删除特定索引处的元素需要遍历至目标前驱节点并调整指针关系以移除选定项。 ```c int deleteAtIndex(Node *head, int index) { if (!head || !head->next) return -1; // 空链表或只有头结点 Node *current = head; for(int i=0; current!=NULL && i<index-1; ++i){ current=current->next; } if(!current || !current->next){return -1;} // 越界情况 Node *temp = current->next; current->next = temp->next; free(temp); return 0; } ``` #### 反转链表 反转整个链表可以通过迭代或者递归来完成;这里展示一种基于迭代的方法来改变各节点之间的连接方向[^4]。 ```c void reverseListIteratively(Node **head) { Node *prev = NULL; Node *curr = (*head)->next; while(curr != NULL){ Node *nextTemp = curr->next; curr->next = prev; prev = curr; curr = nextTemp; } (*head)->next = prev; } ``` #### 使用栈逆置链表 另一种方式是利用栈这种后进先出的数据结构特性来进行链表逆转[^2]。 ```c #include <stdlib.h> // 定义辅助函数push/pop/isEmpty等... void push(StackType stack[], ElementType item); ElementType pop(StackType stack[]); bool isEmptyStack(StackType stack[]); void reverseUsingStack(Node **head) { StackType s[MAX_SIZE]; initialize(s); // 初始化栈 Node *ptr = (*head)->next; while(ptr != NULL){ push(s, ptr->data); ptr = ptr->next; } ptr = (*head)->next; while(!isEmptyStack(s)){ ptr->data = pop(s); ptr = ptr->next; } } ``` 以上展示了部分常见的带头结点单链表的操作及其具体实现代码片段。这些基本功能构成了更复杂应用的基础,在实际编程过程中可以根据需求灵活组合运用。
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