02.01 链表

一、线性表

<1>知识点概述
线性表是由n（n≥0）个相同类型的数据元素组成的有限序列，它是最基本、最常用的一种线性结构。顾名思义，线性表就像是一条线，不会分叉。线性表有唯一的开始和结束，除了第一个元素外，每个元素都有唯一的直接前驱，除了最后一个元素外，每个元素都有唯一的直接后继。

<2>前驱和后继

二、顺序表

<1>知识点概述
顺序表是顺序存储方式，即逻辑上相邻的数据在计算机内的存储位置也是相邻的。顺序存储方式，元素存储是连续的，中间不允许有空，可以快速定位第几个元素，所以插入、删除时需要移动大量元素。
三、链表

<1>知识点概述
链表是线性表的链式存储方式，逻辑上相邻的数据在计算机内的存储位置不一定相邻，那么怎么表示逻辑上的相邻关系呢？

<2>单链表结构体定义

<3>单链表

<2>单链表基本操作
下面以带头结点的单链表为例，讲解单链表的基本操作：

初始化

创建
头插法


尾插法

取值、查找

注意：链表的头指针不可以随意改动！

插入

删除

四、双向链表

p->prior->next = s;
s->prior = p->prior;
s->next = p;
p->prior = s;

源码实现

#include<iostream>
#include<string>
#include<iomanip>
#include<stdlib.h>
using namespace std;

typedef struct LNode {
	int data; //结点的数据域
	struct LNode* next; //结点的指针域
}LNode, * LinkList; //LinkList为指向结构体LNode的指针类型

bool InitList_L(LinkList& L)//构造一个空的单链表L
{
	L = new LNode;     //生成新结点作为头结点，用头指针L指向头结点
	if (!L)
		return false;  //生成结点失败
	L->next = NULL;   //头结点的指针域置空
	return true;
}

void CreateList_H(LinkList& L)//前插法创建单链表
{
	//输入n个元素的值，建立到头结点的单链表L
	int n;
	LinkList s; //定义一个指针变量
	L = new LNode;
	L->next = NULL; //先建立一个带头结点的空链表
	cout << "请输入元素个数n：" << endl;
	cin >> n;
	cout << "请依次输入n个元素：" << endl;
	cout << "前插法创建单链表..." << endl;
	while (n--)
	{
		s = new LNode; //生成新结点s
		cin >> s->data; //输入元素值赋给新结点的数据域
		s->next = L->next;
		L->next = s; //将新结点s插入到头结点之后
	}
}

void CreateList_R(LinkList& L)//尾插法创建单链表
{
	//输入n个元素的值，建立带表头结点的单链表L
	int n;
	LinkList s, r;
	L = new LNode;
	L->next = NULL; //先建立一个带头结点的空链表
	r = L; //尾指针r指向头结点
	cout << "请输入元素个数n：" << endl;
	cin >> n;
	cout << "请依次输入n个元素：" << endl;
	cout << "尾插法创建单链表..." << endl;
	while (n--)
	{
		s = new LNode;//生成新结点
		cin >> s->data; //输入元素值赋给新结点的数据域
		s->next = NULL;
		r->next = s;//将新结点s插入尾结点*r之后
		r = s;//r指向新的尾结点s
	}
}

bool GetElem_L(LinkList L, int i, int& e)//单链表的取值
{
	//在带头结点的单链表L中查找第i个元素
	//用e记录L中第i个数据元素的值
	int j;
	LinkList p;
	p = L->next;//p指向第一个结点，
	j = 1; //j为计数器
	while (j < i && p) //顺链域向后扫描，直到p指向第i个元素或p为空
	{
		p = p->next; //p指向下一个结点
		j++; //计数器j相应加1
	}
	if (!p || j > i)
		return false; //i值不合法i＞n或i<=0
	e = p->data; //取第i个结点的数据域
	return true;
}

bool LocateElem_L(LinkList L, int e) //按值查找
{
	//在带头结点的单链表L中查找值为e的元素
	LinkList p;
	p = L->next;
	while (p && p->data != e)//顺链域向后扫描，直到p为空或p所指结点的数据域等于e
		p = p->next; //p指向下一个结点
	if (!p)
		return false; //查找失败p为NULL
	return true;
}

bool ListInsert_L(LinkList& L, int i, int e)//单链表的插入
{
	//在带头结点的单链表L中第i个位置插入值为e的新结点
	int j;
	LinkList p, s;
	p = L;
	j = 0;
	while (p && j < i - 1) //查找第i-1个结点，p指向该结点
	{
		p = p->next;
		j++;
	}
	if (!p || j > i - 1)//i＞n+1或者i＜1
		return false;
	s = new LNode;     //生成新结点
	s->data = e;       //将新结点的数据域置为e
	s->next = p->next; //将新结点的指针域指向结点ai
	p->next = s;       //将结点p的指针域指向结点s
	return true;
}

bool ListDelete_L(LinkList& L, int i) //单链表的删除
{
	//在带头结点的单链表L中，删除第i个位置
	LinkList p, q;
	int j;
	p = L;
	j = 0;
	while ((p->next) && (j < i - 1)) //查找第i-1个结点，p指向该结点
	{
		p = p->next;
		j++;
	}
	if (!(p->next) || (j > i - 1))//当i>n或i<1时，删除位置不合理
		return false;
	q = p->next;        //临时保存被删结点的地址以备释放空间
	p->next = q->next; //改变删除结点前驱结点的指针域
	delete q;        //释放被删除结点的空间
	return true;
}

void Listprint_L(LinkList L) //单链表的输出
{
	LinkList p;
	p = L->next;
	while (p)
	{
		cout << p->data << "\t";
		p = p->next;
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	int i, x, e, choose;
	LinkList L;
	cout << "1. 初始化\n";
	cout << "2. 创建单链表（前插法）\n";
	cout << "3. 创建单链表（尾插法）\n";
	cout << "4. 取值\n";
	cout << "5. 查找\n";
	cout << "6. 插入\n";
	cout << "7. 删除\n";
	cout << "8. 输出\n";
	cout << "0. 退出\n";
	choose = -1;
	while (choose != 0)
	{
		cout << "请输入数字选择:";
		cin >> choose;
		switch (choose)
		{
		case 1: //初始化一个空的单链表
			if (InitList_L(L))
				cout << "初始化一个空的单链表!\n";
			break;
		case 2: //创建单链表（前插法）
			CreateList_H(L);
			cout << "前插法创建单链表输出结果:\n";
			Listprint_L(L);
			break;
		case 3: //创建单链表（尾插法）
			CreateList_R(L);
			cout << "尾插法创建单链表输出结果:\n";
			Listprint_L(L);
			break;
		case 4: //单链表的按序号取值
			cout << "请输入一个位置i用来取值:";
			cin >> i;
			if (GetElem_L(L, i, e))
			{
				cout << "查找成功\n";
				cout << "第" << i << "个元素是：" << e << endl;
			}
			else
				cout << "查找失败\n\n";
			break;
		case 5: //单链表的按值查找
			cout << "请输入所要查找元素x:";
			cin >> x;
			if (LocateElem_L(L, x))
				cout << "查找成功\n";
			else
				cout << "查找失败! " << endl;
			break;
		case 6: //单链表的插入
			cout << "请输入插入的位置和元素（用空格隔开）:";
			cin >> i;
			cin >> x;
			if (ListInsert_L(L, i, x))
				cout << "插入成功.\n\n";
			else
				cout << "插入失败!\n\n";
			break;
		case 7: //单链表的删除
			cout << "请输入所要删除的元素位置i:";
			cin >> i;
			if (ListDelete_L(L, i))
				cout << "删除成功!\n";
			else
				cout << "删除失败!\n";
			break;
		case 8: //单链表的输出
			cout << "当前单链表的数据元素分别为:\n";
			Listprint_L(L);
			cout << endl;
			break;
		}
	}
	return 0;
}