【考研】数据结构(更新到循环链表)

已于 2023-11-25 10:08:15 修改
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文章标签： 考研 数据结构
于 2023-11-20 22:39:49 首次发布
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声明：所有代码都可以运行，可以直接粘贴运行（只有库函数没有声明）

线性表的定义和基本操作

基本操作

  1. 定义
    静态：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

#define MaxSize 10

//静态 
typedef struct{
	int data[MaxSize];
	int length;
}SqList;

void InitList(SqList &L)//初始化 
{
	for(int i=0;i<MaxSize;i++){
		L.data[i]=0;
	}
    L.length=0;
}

int main(void)
{
	SqList L;
	InitList(L);
	
	for(int i=0;i<L.length;i++){
		printf("the data %d is %d",i,L.data[i]);
	}
	
	return 0;
}

动态：

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

#define InitSize 10

typedef struct{
	int *data;
	int MaxSize;//最大容量 
	int length;//当前长度 
}SeqList;

void Init(SeqList &L)
{
	L.data=(int *)malloc(InitSize*sizeof(int));
	L.length=0;
	L.MaxSize=InitSize;
}

int main(void){
	
	return 0;
}
  1. 插入
    静态：
//插入操作,bool用于判断操作是否成功 (处理异常情况) 
bool ListInsert(SqList &L,int i,int e){
	if(i<1 || i>L.length+1) return false;//条件判断 
	if(L.length >= MaxSize) return false;
	
	for(int j=L.length;j>=i;i--){
		L.data[j]=L.data[j-1];
	}
	L.data[i-1]=e;
	L.length++;
}

在这里插入图片描述
动态：
  1. 删除
    静态：
bool ListDelete(SqList &L,int i,int &e){
	if(i<1||i>L.length) return false;
	e=L.data[i-1];
	for(int j=i;j<L.length;j++)
	{
		L.data[j-1]=L.data[j];
	}
	L.length--;
	return true;
}

动态顺序表以及各个操作

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define InitSize 10

typedef struct{
	int *data;
	int MaxSize;
	int length;
}SqList;

void debug(SqList L){
	printf("当前顺序表的数据为length=%d maxsize=%d\n",L.length,L.MaxSize);
}
//初始化
void InitList(SqList &L){
	L.data=(int *)malloc(InitSize*sizeof(int));
	L.length=0;
	L.MaxSize=InitSize;
}
 
//增加动态数组的长度
void IncreaseSize(SqList &L,int len){
	int *p=L.data;
	L.data=(int *)malloc((L.MaxSize+len)*sizeof(int));
	for(int i=0;i<L.length;i++){
		L.data[i]=p[i];//将数据复制到新区域 
	}
    L.MaxSize=L.MaxSize+len;//顺序表最大长度增加len 
	free(p);//释放空间		
} 

//插入操作
bool ListInsert(SqList &L,int i,int e){
	//范围判断 
	if(i<1 || i>L.length+1)
		return false;
	if(L.length>L.MaxSize)
	return false;
	
	for(int j=L.length;j>=i;j--)
	{
		L.data[j]=L.data[j-1];
	}
	L.data[i-1]=e;
	L.length++;
	return true;
} 

删除操作,删除第i个数据并且返回被删除的数据 
bool ListDelete(SqList &L,int i,int &e)
{
	//范围判断
	 if(i<1 || i>L.length+1) return false;
	 else{
	 	//保存删除元素
		 e=L.data[i]; 
	 	for(int j=i;j<L.length;j++)
	 	{
		 L.data[j]=L.data[j+1];
	    }
	    L.length--;
	 } 
	 return true;
 } 

//按位查找
int getElemBybit(SqList L,int i){
	//Check if the line has been crossed
	if(i<1 || i>L.length){
		printf("Cross the border!");
		return 0;
	}
	
	return L.data[i-1];
} 

//按值查找
int getElemByValue(SqList L,int value){
	for(int i=0;i<L.length;i++)
	{
		if(L.data[i] == value)
		{
			return i-1;
		}
	}
	printf("Can`t find the elem!");
	
	return 0;
} 

//打印操作
void print(SqList L){
	for(int i=0;i<L.length;i++)
	{
		printf("%d ",L.data[i]);
	}
	printf("\n");
} 

//测试函数 
int main(void){
	SqList L;debug(L);
	InitList(L);debug(L);
	
	for(int i=0;i<L.MaxSize;i++)
	{
		L.data[i]=i;
	    L.length++;
	}
	IncreaseSize(L,5);debug(L);
	
	print(L);
	if(ListInsert(L,2,5)){
	printf("插入成功,插入后数值");
		print(L);
	}else printf("插入失败");
	
	int e=0;
	if(ListDelete(L,3,e))
	{
		print(L);
		printf("被删除元素为：%d",e);
	}

    int value,position;
	printf("\nPlease input the value and the position:");  
    scanf("%d %d", &value, &position);  
	printf("\nget the emlem by value :the elem position is%d\n",getElemByValue(L,value));
	printf("\nget the emlem by positon:the value is%d\n",getElemBybit(L,position));
	
	return 0;
}

链表基本

链表结构：
单链表：

//定义单链表
typedef struct LNode {
	int data;           // 数据域 
	struct LNode* next; // 指针域 
} LNode, * LinkList;

双链表:

//定义结构
typedef struct DNode{
	int data;//数据域 
	struct DNode *prior,*next;//指针域 
}DNode,*DLinkList;

单链表

操作：

// 初始化一个链表，带头结点
bool InitList(LinkList* L);

// 按照位序插入
bool ListInsert(LinkList* L, int i, int e);

// 指定结点的后插操作
bool InsertNextNode(LNode* p, int e);

// 指定结点的前插操作
bool InsertPriorNode(LNode* p, int e);

// 按位序删除结点
bool ListDelete(LinkList* L, int i, int* e);

// 创建方式 - 头插法创建
LinkList List_HeadInsert(LinkList* L);

//创建方法 - 尾插法创建
LinkList List_TailInsert(LinkList* L);

//指定结点的删除
bool DeleteNode(LNode *p);

//按位查找
LNode *GetElem(LinkList L,int i);

//按值查找
LNode *LocateElem(LinkeList L,int e); 

//求单链表的长度
int length(LinkList L);

//链表逆置
LNode *Inverse(LNode *L); 

// 打印链表
void print(LinkList L);

操作实现：

// 打印链表
void print(LinkList L) {
	LinkList E = L->next;

	while (E != NULL) {
		printf("%d ", E->data);
		E = E->next;
	}
	printf("\n");
}

// 初始化一个链表，带头结点
bool InitList(LinkList* L) {
	*L = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));

	if (*L == NULL) return false;
	(*L)->next = NULL;
	printf("Initialization of the linked list succeeded!\n");
	return true;
}

// 按照位序插入
bool ListInsert(LinkList* L, int i, int e) {
	if (i < 1) return false; // 判断操作合法

	LNode* p = *L;
	int j = 0;
	while (p != NULL && j < i - 1) {
		p = p->next;
		j++;
	}
     
    int choice =0;
    printf("Prior or next?(1/2)");
    scanf("%d",&choice);
    if(choice == 2)
	return InsertNextNode(p, e);
	if(choice == 1)
	return InsertPriorNode(p,e);
	else
	return false;
}

// 指定结点的后插操作 
bool InsertNextNode(LNode* p, int e) {
	if (p == NULL) return false; // 判断合法 

	LNode* s = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));
	if (s == NULL) return false; // 内存分配失败 

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

	return true;
}

// 指定结点的前插操作
bool InsertPriorNode(LNode* p, int e) {
	if (p == NULL) return false;

	LNode* s = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));
	if (s == NULL) return false;

	s->next = p->next;
	p->next = s;
	s->data = p->data; // 交换数值从而实现前插操作，方法还是后插的方法 
	p->data = e;

	return true;
}

// 按位序删除结点并返回删除数据 
bool ListDelete(LinkList* L, int i, int* e) {
	if (i < 1) return false; // 判断操作合法

	LNode* p = *L;
	int j = 0;

	while (p != NULL && j < i - 1) {
		p = p->next;
		j++;
	} // 定位到删除结点
	if (p == NULL) return false;
	if (p->next == NULL) return false;

	LNode* q = p->next;
	*e = q->data;
	p->next = q->next;
	free(q);

	return true;
}


// 创建方式
// 1. 头插法创建 O(n)
LinkList List_HeadInsert(LinkList* L) {
	*L = (LinkList)malloc(sizeof(LNode)); // 建立头结点
	(*L)->next = NULL;                    // 初始为空链表，这步不能少！

	int x;
	LNode* s;
	printf("input the x:");
	scanf("%d", &x);
	while (x != 9999) {
		s = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));
		s->data = x;
		s->next = (*L)->next;
		(*L)->next = s;
		printf("Continue input the x:");
		scanf("%d", &x);
	}
	return *L;
}

//指定结点的删除（重点理解） 
bool DeleteNode(LNode *p){
	if(p == NULL) return false;
	
	LNode *q=p->next;
	p->data=p->next->data;
	p->next=q->next;
	free(q);
	
	return true;
}

//按位查找
LNode *GetElem(LinkList L,int i){
	if(i<1) return false;
	
	LNode *p=L->next;
	int j;
	while(p!=NULL && j<i-1){
		p=p->next;
		j++;
	}
	return p;
}

//按值查找
LNode *LocateElem(LinkList L,int e){
	if(L == NULL) return false;
	
	LNode *p=L->next;
	while(p != NULL && p->data!=e){
		p=p->next;		
	}
	return p;
}

//求单链表的长度
int length(LinkList L){
	int len=0;
	LNode *p=L;
	
	while(p->next!=NULL)
	{
		p=p->next;
		len++;
	}
	
	return len;
} 

//创建方法 - 尾插法创建
//创建方法 - 尾插法创建
LinkList List_TailInsert(LinkList* L){
	int x;
	*L=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));
	LNode *s,*r=*L;
	
	printf("输入插入的结点的值：");
	scanf("%d",&x);
	while(x != 9999){
		s=(LNode *)malloc(sizeof(LNode));
		s->data=x;
		r->next=s;
		r=s;
		scanf("%d",&x);
	}
	r->next=NULL;
	
	return *L;
}

//链表逆置(重点理解) 
LNode *Inverse(LNode *L){
	LNode *p,*q;
	p=L->next;
	L->next=NULL;
	
	while(p!=NULL){
		q=p;
		p=p->next;
		q->next=L->next;
		L->next=q;
	}
	
	return L;
}

测试代码

int main(void) {
	LinkList L = NULL;
	LNode *elem = NULL;
	int e=0;
	
	List_HeadInsert(&L);print(L);
	printf("Insert：\n");
	ListInsert(&L,2,3);	print(L);
	ListDelete(&L,3,&e);print(L);
	printf("Deleted elem:%d\n",e);
	printf("Delete the elem by Node\n");
	DeleteNode(L->next->next);print(L);
	printf("Search by position\n");
	elem=GetElem(L,3);printf("the elem is:%d\n",elem->data);
	printf("Inverse the Link\n");
	L=Inverse(L);print(L);
	
	return 0;
}

双链表

操作:

//打印 
void print(DLinkList L);
//链表的初始化 ,
bool InitLinkList(DLinkList *L);
//判空
bool isEmpty(DLinkList L); 
//后插操作,将s插入p之后 
bool InsertNextNode(DNode *p,DNode *s); 
//前插操作
bool InsertPriorNode(DNode *p,DNode *s);

定义:

bool InitLinkList(DLinkList *L){
	*L = (DNode *)malloc(sizeof(DNode));
	if(L == NULL) return false;
	
	(*L)->next=NULL;
	(*L)->prior=NULL;
	return true; 
}

bool isEmpty(DLinkList L){
	if(L->next==NULL) return true;
	else
 		return false;
}
 
bool InsertNextNode(DNode *p,DNode *s){
	if(p==NULL || s==NULL){
		printf("非法\n");return false;
	}
	
	s->next=p->next;
	s->prior=p;
	p->next=s;
	
	printf("Insert next node success!\n");
	return true;
}

bool InsertPriorNode(DNode *p,DNode *s){
	if(p==NULL || s==NULL || p->prior==NULL){
		printf("非法\n");return false;
	}
	
	s->prior=p->prior;
	s->next=p;
	p->prior=s;
	
	
	printf("Insert prior node success!\n");
	return true;
}

void print(DLinkList L){
	L=L->next;//因为有头结点 
	while(L!=NULL)
	{
		printf("%d ",L->data);
		L=L->next;
	}
}

测试:

//测试 
int main(void){
    
	DLinkList L;
	DNode *node;
	int data,x;
		
	if(InitLinkList(&L)){
		printf("初始化成功!");	
	}
	printf("开始插入(9999停止)\n");
	scanf("%d",&x);
	while(x !=9999){
		node=(DNode *)malloc(sizeof(DNode));
		node->data=x;
		InsertNextNode(L,node);
		scanf(" %d",&x);
	}
	print(L);
  	
	return 0;
}

单循环链表.

//循环链表
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

//循环单链表 
typedef struct LNode{
	int data;
	struct LNode *next;
}DNode,*LinkList;

//打印
void print(LinkList L); 
//初始化一个循环单链表
bool InitList(LinkList *L); 
//判空
bool isEmpty(LinkList L); 
//判断结点是否为表尾指针
bool ifTail(LinkList L,LNode *p); 
//插入结点
bool InsertNextNode(LNode *p,LNode *q);

int main(void)
{
	LinkList L;
	LNode *node;
	int x;
	if(InitList(&L)) printf("初始化成功!\n");
	
	printf("输入9999结束！\n");
	scanf("%d",&x);
	while(x != 9999){
		node=(LNode *)malloc(sizeof(LNode));
		node->data=x;
		InsertNextNode(L,node);
		scanf(" %d",&x);
	}
	print(L);
	
	
	return 0;
 } 
 
bool InitList(LinkList *L){
	*L=(LNode *)malloc(sizeof(LNode));
	if(*L==NULL) return false;
	
	(*L)->next = *L;
	return true;
}

bool isEmpty(LinkList L){
	if(L->next == L)return true;
	else
		return false;
}

void print(LinkList L){
	LinkList head=L->next;
	
	while(head != L){
		printf("%d ",head->data);
		head=head->next;
	}
}

bool ifTail(LinkList L,LNode *p){
	if(p->next == L)return true;
	else
		return false;
}

bool InsertNextNode(LNode *p,LNode *q){
	if(p==NULL || q==NULL) return false;
	
	q->next=p->next;
	p->next=q;
	return true;
}

双循环链表：

//循环双链表
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

typedef struct DNode{
	int data;
	struct DNode *prior,*next;
}DNode,*DLinkList;

//打印
void print(DLinkList L); 

//初始化空的表
bool init(DLinkList *L); 

//判空
bool Empty(DLinkList L); 

//插入
bool InsertNextNode(DNode *p,DNode *s); 

//判断是否为表尾
bool isTail(DLinkList L,DNode *p); 

int main(void)
{
	DLinkList L;
	DNode *p;
	int x;
	
	init(&L);
	printf("999结束:\n");
	scanf("%d",&x);
	while(x != 999){
		p=(DNode *)malloc(sizeof(DNode));
		p->data=x;
		InsertNextNode(L,p);//此时相当于固定一个结点后插入数据所以是倒序 
		printf("继续\n");
		scanf("%d",&x);
	}
	print(L);
	
	return 0;
 } 
 
bool init(DLinkList *L){
	*L=(DNode *)malloc(sizeof(DNode));
	if(*L == NULL) return false;
	
	(*L)->next=*L;
	(*L)->prior=*L;
	
}

bool Empty(DLinkList L){
	if(L->next == L) return true;
	return false;
}

bool isTail(DLinkList L,DNode *p){
	if(p->next == L) return true;
	return false;
}

bool InsertNextNode(DNode *p,DNode *s){
	s->next=p->next;
	p->next->prior=s;
	p->next=s;
	s->prior=p;
}

void print(DLinkList L){
	DNode *head=L->next;
	
	while(head != L){
		printf("%d ",head->data);
		head=head->next;
	}
	printf("\n");
}
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