(第5讲)单链表(带头结点和不带头结点)

最近在看数据结构,刚开始看链表的时候,很迷糊,什么头结点,头指针,首结点的傻傻分不清楚,现在明白啦:

1、只要是链表都有头指针,暂时用head表示;链表中的第一个结点称为首结点,最后一个结点称为尾结点

2、头结点的存在是为了方便操作,针对单链表来说,如果带头结点的话,头指针指向头结点,头结点指向首结点;如果不带头结点的话,头指针指向首结点,如果进行插入和删除操作,必须要注意是否是在链表头进行,要分情况处理,而带头结点的不用分情况,比较方便。

下边是我写的头结点和不带头结点的单链表程序:都是验证过的,对的

/**
 * 无头结点的单链表:当在首结点前插入或者删除首结点的时候需要改变头指针head
 */
package com.two;


import java.util.Scanner;


public class NoLinkList{
private Node head;//头指针
public NoLinkList(){
head = null;
}
//利用头插法或者尾插法插入数据,注意:当插入数据类型不是int的时候,需要修改一下
public NoLinkList(int length,boolean headORrear) throws Exception{
this();
if(headORrear){
insertHead(length);//头插法
}else{
insertRear(length);//尾插法
}
}
//利用头插法创建长度为length的单链表
public void insertHead(int length) throws Exception{
Scanner sc = new Scanner(System.in);
for(int i=0;i<length;i++)
{
insert(0,sc.nextInt());
}
}
//利用尾插法创建长度为length的单链表
public void insertRear(int length)throws Exception{
Scanner sc = new Scanner(System.in);
for(int i=0;i<length;i++)
{
insert(length(),sc.nextInt());
}
}
//增:在指定位置上添加结点
public void insert(int index,Object value)throws Exception{
Node node = head ;
int j =0;
//while(node.next!=null && j<index-1){错的
while(node !=null && j<index-1){
node = node.next;
++j;
}
//if(j>index || node==null){
if(index<0 || index>length()){
System.out.println("插入位置不合法");
}
Node newNode = new Node(value);
if(index==0){
//newNode.next = head.next;报错
newNode.next = head;
head = newNode;
}else{
newNode.next = node.next;
node.next = newNode;
}
}
//根据下标删除指定结点
public void delete(int index)throws Exception{
Node node = head;
int j = 0;
while(node!=null && j<index-1){
//while(node.next!=null && j<index-1){
node = node.next;
++j;
}
//if(j>index-1 || node.next==null){
if(index<0 || index>=length()){
throw new Exception("删除位置不合法");
}
if(index==0){
head = head.next;
}else{
node.next = node.next.next;
}
}
//删2:删除值为value的结点

<think>好的,我现在需要帮助用户了解带头结点单链表的实现操作。根据用户提供的引用内容,首先我要整理出相关的知识点,确保覆盖初始化、插入、删除、查找销毁等基本操作。同时,需要注意用户提到的使用C语言实现,所以代码示例应该用C语言编写。 首先,回顾引用中的信息,特别是引用[1]引用[2]。引用[1]详细介绍了带头结点单链表的实现步骤,包括初始化、插入、删除、查找销毁。而引用[2]对比了带头结点带头结点单链表的区别,强调了头指针始终指向第一个节点,带头结点链表在操作第一个节点时需要特殊处理。 接下来,我需要按照用户的问题结构来组织回答。用户要求实现或操作,所以需要分步骤解释每个操作的具体实现,并给出代码示例。同时,用户希望结构清晰,逐步解决问题,因此每个部分需要用标题分开,并用代码块展示C语言代码。 需要注意系统级指令中的要求,比如行内数学表达式使用$...$,但在这个问题中可能用上,因为主要涉及代码链表操作。过如果有涉及算法复杂度分析,可能需要用数学表达式。例如,插入操作的时间复杂度是$O(n)$。 然后,每个操作的具体实现: 1. **初始化**:带头结点的情况下,初始化时头指针直接为NULL。需要判断链表是否为空,即头指针是否为NULL。 2. **插入数据**:需要考虑在头部插入其他位置插入的处理。头部插入需要修改头指针,而其他位置则需要遍历找到插入位置的前驱节点。引用[2]提到,带头结点链表在第一个位置操作时需要特殊处理,所以在头部插入时,新节点的next指向原头节点,然后头指针指向新节点。 3. **删除数据**:同样需要处理头部其他位置的删除。头部删除时,直接移动头指针到下一个节点,并释放原头节点。其他位置需要找到前驱节点,调整指针,然后释放目标节点。 4. **查找数据**:从头节点开始遍历,直到找到目标值或到达链表末尾。 5. **销毁链表**:需要逐个释放所有节点,最后将头指针置为NULL。 在代码示例中,要确保语法正确,并且注释清晰。例如,初始化函数返回头指针,插入删除函数返回更新后的头指针,因为头指针可能在操作中被改变。 此外,用户可能关心带头结点链表带头结点的区别,所以在总结部分需要强调这点,如引用[2]所述,带头结点链表在操作第一个节点时需要特殊处理,而带头结点的则统一处理。 最后,生成相关问题,围绕实现细节、优缺点、应用场景等,确保问题与用户查询相关,并引导进一步学习。 现在需要检查是否有遗漏的操作,是否符合用户的需求,以及代码是否正确。例如,删除操作中是否处理了空链表的情况,查找是否覆盖所有节点等。确保引用的内容正确标注,如头指针的处理空表的情况来自引用[2]。 可能还需要指出带头结点链表的优缺点,比如插入删除头部节点时需要修改头指针,可能导致代码复杂度增加,但节省了头结点的空间。这部分可以结合引用[2]中的内容进行说明。 总结来说,回答需要结构清晰,分步骤解释每个操作,代码正确,并引用相关文献。同时,生成的问题要帮助用户深入理解带头结点链表的特点应用。</think>### 带头结点单链表的实现与操作详解 #### 一、带头结点单链表的定义 带头结点单链表直接通过头指针`head`指向第一个数据节点。链表为空时,`head`为`NULL`。与带头结点链表同,操作首节点时需特殊处理[^2]。 #### 二、核心操作实现 ##### 1. 结点定义 ```c typedef struct Node { int data; // 数据域 struct Node *next; // 指针域 } Node; ``` ##### 2. 初始化 初始化时头指针直接置空: ```c Node* initList() { return NULL; // 空链表,头指针为NULL } ``` ##### 3. 插入操作 **头部插入**:直接修改头指针指向新节点。 **非头部插入**:需遍历找到插入位置前驱节点。 ```c Node* insert(Node *head, int pos, int data) { if (pos < 0) return head; // 非法位置 Node *newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node)); newNode->data = data; // 插入头节点位置 if (pos == 0) { newNode->next = head; return newNode; // 返回新头指针 } // 非头部插入 Node *p = head; for (int i = 0; p != NULL && i < pos-1; i++) p = p->next; if (p == NULL) { // 位置超出链表长度 free(newNode); return head; } newNode->next = p->next; p->next = newNode; return head; } ``` ##### 4. 删除操作 **头部删除**:直接移动头指针并释放原头节点。 **非头部删除**:找到前驱节点后调整指针。 ```c Node* delete(Node *head, int data) { if (head == NULL) return NULL; // 删除头节点 if (head->data == data) { Node *temp = head; head = head->next; free(temp); return head; } // 非头部删除 Node *p = head; while (p->next != NULL && p->next->data != data) p = p->next; if (p->next != NULL) { // 找到目标节点 Node *temp = p->next; p->next = temp->next; free(temp); } return head; } ``` ##### 5. 查找操作 遍历链表直至找到目标值: ```c Node* search(Node *head, int data) { Node *p = head; while (p != NULL) { if (p->data == data) return p; p = p->next; } return NULL; } ``` ##### 6. 销毁链表 逐个释放所有节点内存: ```c void destroyList(Node *head) { Node *p = head; while (p != NULL) { Node *temp = p; p = p->next; free(temp); } } ``` #### 三、关键特性总结 1. **首节点操作特殊**:插入或删除首节点时需直接修改头指针,与中间节点操作逻辑同。 2. **空表处理**:空链表时头指针为`NULL`,操作需额外判断边界条件。 3. **时间复杂度**:插入/删除操作平均时间复杂度为$O(n)$,查找为$O(n)$。
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