数据结构——线性表链式存储

清风明月01

已于 2023-10-15 21:06:51 修改

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文章标签：数据结构

于 2023-10-14 22:16:53 首次发布

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一、链式存储结构定义

1、定义：线性表的存储方式分为顺序存储和链式存储。其中链式存储是指将线性表中的元素按照一定的次序链接起来，每个元素包含两个部分：数据域和指针域。其中，数据域用于存储元素的值，指针域用于指向下一个元素的地址。通过指针域之间的链接，可以将线性表中的元素连接成一条链式结构。

2、特点：

结点在存储器中的位置是任意的，即逻辑上相邻的数据元素在物理上不一定相邻。

访问时只能通过头指针进入链表，并通过每个结点的指针域依次向后顺序扫描其余结点，所以寻找到一个结点和最后一个结点所花费的时间不等。

二、链表的介绍

1、链表分为单链表、循环链表、双向链表。

单链表：每个结点只包含直接后继的地址信息，结点只有一个指针域的链表。
循环链表：单链表的最后一个结点的直接后继为第一给结点（首尾相接）
双向链表：单链表中的结点包含直接前驱和后继的地址信息（结点有两个指针域）

链表中相关术语：

头结点：它是链表中的辅助结点，只包含指向第0个数据元素的指针，而没有数据信息，头结点有简化代码的作用，因为它始终指向了第0个元素，便于执行时对元素位置的定位。

尾结点：尾结点中存储的地址信息可以用于区分链表类型。尾指针为空：单链表。尾指针指向链表的开头：循环链表。为随机值：非法链表。

数据结点：它是链表中代表数据元素的结点，表现为数据域和指针域。

指针域：结点中存储数据元素之间的链接信息即下一个结点地址的部分。

数据域：结点中存储数据元素的部分。

三、循环链表的实现

1、循环链表的创键

循环链表是一种头尾相接的链表如上图，表中最后一个结点的指针域指向头结点，整个链表形成一个一个环状，循环链表与单链表类似，只不过单链表最后一个结点指向NULL.

/*简单链表的定义*/
typedef struct node    //声明结点的类型和指向结点的指针类型
{
	DataType		data;	/*数据域*/
	struct node		*next;	/*指针域*/
}SingleLinkList, SingleLinkNode;

2、链表初始化

单链表的初始化是指将一个空的单链表开辟一段连续的内存空间，生成新的结点作为头结点，用头指针指向头结点，并将头结点指针域置空。具体代码实现如下：

//init函数接受一个指针的指针SingleLinkList **Head 作为参数表示需要初始化单链表的头结点地址
int init(SingleLinkList **Head)   
{
	if(1)
	{
		/*使用malloc()函数为单链表分配一块空间，大小为 sizeof(SingleLinkList)*/
		(*Head) = (SingleLinkList*)malloc(sizeof(SingleLinkList));
		/*判断内存申请是否成功*/
		if(*Head == NULL)
		{
			printf("申请内存错误， 初始化失败！[100001]\n");
			return 100001;
		}
        /*将头结点的next指针指向自身，即(*Head)->next=*Head*/
		(*Head)->next=*Head;
		/*单链表：(*Head)->next = NULL;*/
		/*循环链表：(*Head)->next = *Head;*/
		return 0;
	}
	else
	{
		printf("该链表已经初始化！请删除后再执行此操作！[100002]\n");
		return 100002;
	}
}

3、插入算法（头插法）

头插法是将新的元素插入到头结点的后面。具体是先将头结点与首节点联系断开，将首节点的地址（存放在头结点的指针域）赋给要插入的新节点的指针域，这样子新节点就和后面的所有节点连接了起来，起到了保护后面所有节点的作用；然后将新节点的地址赋值给头结点的指针域，覆盖掉原本存放的首节点的地址，这样操作就完成了对链表的头结点插入元素。

/*2. 插入元素,头插法*/
int insert_head(SingleLinkList **Head, DataType x)
{
	SingleLinkNode *newNode;

	if(0)
	{
		printf("链表未初始化！[100003]\n");
		return 100003;
	}
	
	newNode = (SingleLinkNode*)malloc(sizeof(SingleLinkNode));
	if(!newNode)
	{
		printf("申请节点内存空间失败！[100004]\n");
		return 100004;
	}
	newNode->data = x;
	newNode->next = (*Head)->next;

	(*Head)->