链表的引入
顺序表的优缺点
1、优点:能够直接通过下标进行定位元素,访问效率高,对元素进行查找和修改比较快
2、不足:插入和删除元素需要移动大量的元素,效率较低
3、缺点:存储数据元素有上限,当达到MAX后,就不能再添加元素了
链表的概率概念
1、链式存储的线性表叫做链表
1)链式存储:表示数据元素的存储地址不一定连续
2)线性表:数据元素之间存在一对一的关系
2、链表的原理
3、链表的基本单位
1)节点:节点是链表的基本单位,由数据域和指针域组成
2)数据域:存放数据元素的部分
3)指针域:存放下一个节点地址的部分
4)前驱节点:当前节点的上一个节点
5)后继节点:当前节点的下一个节点
6)头节点:虚设的一个节点,数据域不存放数据元素,可以存放链表的长度
7)头指针:指向第一个节点的指针称为头指针
8)第一个节点:实际存储数据元素的链表上的第一个节点
注意:头节点的指针域其实就是头指针,也可以单独定义一个指针,指向第一个节点
4、链表的分类
1)单向链表:只能从头节点或第一个节点出发,单向访问其后继节点的链表称为单向链表
2)双向链表:双向链表:从头部出发,既可以访问前驱节点,也可以访问后继节点
3)循环链表:首尾相接的链表称为循环链表
单向链表
只能从头节点或第一个节点出发,单向访问其后继节点的链表称为单向链表
1、节点结构体类型
1)头节点和普通节点数据域可以合到一起,使用一格共用体表示
2)指针域都是指向普通节点的地址
//定义数据类型
typedef int datatype;
//定义节点类型
typedef struct Node
{
union
{
int len;
datatype data;
};
struct Node *next;
};
2、创建列表
1)在堆区申请一格头节点的空间,就创建了一个链表
2)
//创建列表
NodePrt list_create()
{
//在堆区申请一个头节点
NodePrt L = (NodePrt)malloc(sizeof(Node));
if(NULL == L)
{
printf("创建失败\n");
return NULL;
}
L->len = 0;
L->next = NULL;
printf("链表创建成功\n");
return L;
}
3、申请节点封装数据
1)需要将要封装的数据当做函数的参数进行传递
2)同样在堆区申请节点,就传入的数据放入数据域
//申请节点 封装数据
NodePrt apply_node(datatype e)
{
//申请节点大小
NodePrt p = (NodePrt)malloc(sizeof(Node));
if(NULL == p)
{
printf("节点创建失败\n");
return NULL;
}
//给节点赋值
p->data = e;
p->next = NULL;
printf("节点创建成功\n");
return p;
}
4、链表判空
1)只需要判断头节点的指针域中是否为空即可
//链表判空
int list_empty(NodePrt L)
{
return L->next == NULL;
}
5、头插
1)表示将新插入的节点放入第一个节点中
2)插入数据时,不能先将前面节点与后面节点先断开。
3)一定要从新节点出发,指向后面的节点,然后将前驱节点指向字节
//头插
int list_inser_head(NodePrt L,datatype e)
{
if (NULL == L)
{
printf("链表不合法\n");
return -1;
}
NodePrt p = apply_node(e);
if (NULL == p)
{
return -1;
}
p->next = L->next;
L->next = p;
L->len++;
printf("头插成功\n");
return 0;
}
6、链表遍历
需要使用一个遍历指针,将每一个节点进行遍历一遍,如果该指针指向的节点不为空,就访问其数据域,向后指向下一数据域
//链表遍历
int list_show(NodePrt L)
{
if (NULL == L || list_empty(L))
{
printf("遍历失败\n");
return -1;
}
NodePrt q = L->next;//定义遍历指针从第一个节点出发
while(q)
{
//输出数据域
printf("%d\t",q->data);
q = q->next;//指针指向下一数据域
}
putchar(10);
printf("遍历结束\n");
}
7、通过位置查找节点
1)参数:链表、位置
2)返回值:目标节点的地址
//查找函数
NodePrt list_search(NodePrt L,int pos)
{
if (NULL == L || list_empty(L) || pos < 0 || pos > L->len)
{
printf("查找失败\n");
return NULL;
}
//查找逻辑
//定义遍历指针从头节点出发,找目标节点
NodePrt q = L;
for (int i = 0; i < pos; i++)//如果为0就不需要偏移(找下一个数据域)
{
q = q->next;
}
return q; //将找到节点地址返回
}
8、任意位置插入函数
1)参数:链表、位置、要插入的元素
2)返回值:int
3)注意:必须找到要插入位置的节点的前驱节点,将前驱节点当作头节点,进行头插操作
//任意位置插入
int list_insert_pos(NodePrt L,int pos,datatype e)
{
if (NULL == L || pos < 1 || pos > L->len + 1)
{
printf("插入位置不合法\n");
return-1;
}
NodePrt p = apply_node(e);
if (NULL == p)
{
return -1;
}
NodePrt q = list_search(L,pos-1);//位置查找前驱节点(更新头节点)
p->next = q->next;
q->next = p;
L->len++;
printf("插入成功\n");
return 0;
}
9、链表头删
1)参数:链表
2)返回值: int
3)注意:注意:需要将要删除的节点先标记一下,头节点的指针,指向第二个节点后,将标 记的节点释放
//链表头删
int list_delete_head(NodePrt L)
{
if (NULL == L || list_empty(L))
{
printf("头删失败\n");
return -1;
}
NodePrt p = L->next;
L->next = p->next; //L->next->next;
free(p);
p =NULL;
L->len--;
printf("头删成功\n");
return 0;
}
10、任意位置删除
1)参数:链表、要删除的位置
2)返回值:int
3)注意:需要找到要删除的节点的前驱节点,将其当作头节点,进行头删逻辑
//任意位置删除
int list_delete_pos(NodePrt L,int pos)
{
if (NULL == L || pos > L->len + 1 || pos < 1)
{
printf("删除失败\n");
return -1;
}
NodePrt q = list_search(L,pos-1);
NodePrt p = q->next;
q->next = p->next;
free(p);
p = NULL;
L->len--;
printf("删除成功\n");
return 0;
}
11、按值查找返回位置
1)参数:链表、要查找的值
2)返回值:元素在链表中的位置
// 按值查找
int list_search_value(NodePrt L, datatype e)
{
if (NULL == L || list_empty(L))
{
printf("查找失败\n");
return -1;
}
NodePrt q = L->next;
for (int i = 1; i <= L->len; i++)
{
if (q->data == e)
{
return i;
}
q = q->next;
}
printf("值不存在\n");
return -1;
}
12、按位置修改
1)参数:链表、要修改的位置、要更新的值
2)返回值:int
3)注意:先通过位置,找到对应的元素,更改该元素中的内容即可
//按位置修改
int list_update_pos(NodePrt L,int pos,datatype e)
{
if (NULL == L || pos < 1 || pos >L->len || list_empty(L))
{
printf("按位置修改失败\n");
return -1;
}
// list_search_pos(L,pos)->data = e;
NodePrt p = list_search(L,pos);
p->data = e;
printf("按位置修改成功\n");
return 0;
}
13、按值进行修改函数
1)参数:链表、旧值、新值
2)返回值:int
3)思路:先通过旧值找到位置,通过位置进行修改
//按值修改
int list_update_value(NodePrt L,datatype old_e,datatype new_e)
{
if (NULL == L ||list_empty(L))
{
printf("按值修改失败\n");
return -1;
}
int res = list_search_value(L,old_e);
if (res == -1)
{
return -1;
}
list_update_pos(L,res,new_e);
printf("按值修改成功\n");
return 0;
}
14、链表的反转
1)参数:链表
2)返回值:int
3)注意:在该操作中,没有节点被删除,也没有节点被释放
//反转
void list_reverse(NodePrt L)
{
if (NULL == L || list_empty(L) || L->len <= 1)
{
printf("反转失败\n");
return ;
}
NodePrt H = L->next;
L->next = NULL;
NodePrt p = H;
while (H)
{
p = H;
H = H->next;
p->next = L->next;
L->next = p;
}
printf("反转成功\n");
return ;
}
//释放内存
void list_dsetroy(NodePrt L)
{
if(NULL == L)
{
return;
}
while (!(list_empty(L)))
{
list_delete_head(L);
}
free(L);
L = NULL;
printf("释放成功\n");
}
15、链表的释放
1)参数:链表
2)返回值:无
3)注意:需要先将所有的节点内存全部释放后,再将头节点释放
//释放内存
void list_dsetroy(NodePrt L)
{
if(NULL == L)
{
return;
}
while (!(list_empty(L)))
{
list_delete_head(L);
}
free(L);
L = NULL;
printf("释放成功\n");
}
16、排序
// 排序
int list_sort(NodePrt L)
{
if (NULL == L || list_empty(L))
{
printf("排序失败\n");
return -1;
}
// 遍历
NodePrt q = L->next;
NodePrt q1 = NULL;
while (q)
{
q1 = q->next; // 重置指针位置
while (q1)
{
if (q->data > q1->data) // 交换条件
{
datatype temp = q->data;
q->data = q1->data;
q1->data = temp;
}
q1 = q1->next; // 偏移
}
q = q->next; // 偏移
}
printf("排序成功\n");
return 0;
}
17、去重
// 去重
int list_deduplication(NodePrt L)
{
if (NULL == L || list_empty(L))
{
printf("去重失败\n");
return -1;
}
list_sort(L);
// 遍历
NodePrt q = L->next;
while (q)
{
NodePrt q1 = q->next; // 重置指针位置
while (q1)
{
if (q->data == q1->data) // 判断
{
q1 = q->next;
q->next = q1->next;
free(q1);
q1 = NULL;
L->len--;
printf("重复值删除成功\n");
}
else
{
q1 = q1->next; // 偏移
}
}
q = q->next; // 偏移
}
printf("去重成功\n");
return 0;
}
18、去重(递归)
19、有序的连接链表
完整代码
00.h
#ifndef LINKLIST_H
#define LINKLIST_H
#include <myhead.h>
// 定义数据类型
typedef int datatype;
// 定义节点类型
typedef struct Node
{
union
{
int len;
datatype data;
};
struct Node *next;
} Node, *NodePrt;
// 创建列表
NodePrt list_create();
// 申请节点 封装数据
NodePrt apply_node(datatype e);
// 判空
int list_empty(NodePrt L);
// 插入数据
// 头插
int list_inser_head(NodePrt L, datatype e);
// 链表遍历
int list_show(NodePrt L);
// 查找函数
NodePrt list_search(NodePrt L, int pos);
// 任意位置插入
int list_insert_pos(NodePrt L, int pos, datatype e);
// 删除
// 链表头删
int list_delete_head(NodePrt L);
// 任意位置删除
int list_delete_pos(NodePrt L, int pos);
// 按值查找
int list_search_value(NodePrt L, datatype e);
//按位置修改
int list_update_pos(NodePrt L,int pos,datatype e);
//按值修改
int list_update_value(NodePrt L,datatype old_e,datatype new_e);
//反转
void list_reverse(NodePrt L);
//释放内存
void list_dsetroy(NodePrt L);
//排序
int list_sort(NodePrt L);
//去重
int list_deduplication(NodePrt L);
//反转(递归
void list_reverse_recursion(NodePrt L);
#endif // !LINKLIST_H
00.c
#include "00.h"
// 创建列表
NodePrt list_create()
{
// 在堆区申请一个头节点
NodePrt L = (NodePrt)malloc(sizeof(Node));
if (NULL == L)
{
printf("创建失败\n");
return NULL;
}
L->len = 0;
L->next = NULL;
printf("链表创建成功\n");
return L;
}
// 申请节点 封装数据
NodePrt apply_node(datatype e)
{
// 申请节点大小
NodePrt p = (NodePrt)malloc(sizeof(Node));
if (NULL == p)
{
printf("节点创建失败\n");
return NULL;
}
// 给节点赋值
p->data = e;
p->next = NULL;
// printf("节点创建成功\n");
return p;
}
// 链表判空
int list_empty(NodePrt L)
{
return L->next == NULL;
}
// 插入数据
// 头插
int list_inser_head(NodePrt L, datatype e)
{
if (NULL == L)
{
printf("链表不合法\n");
return -1;
}
NodePrt p = apply_node(e);
if (NULL == p)
{
return -1;
}
p->next = L->next;
L->next = p;
L->len++;
printf("头插成功\n");
return 0;
}
// 链表遍历
int list_show(NodePrt L)
{
if (NULL == L || list_empty(L))
{
printf("遍历失败\n");
return -1;
}
NodePrt q = L->next; // 定义遍历指针从第一个节点出发
while (q)
{
// 输出数据域
printf("%d\t", q->data);
q = q->next; // 指针指向下一数据域
}
putchar(10);
printf("遍历结束\n");
}
// 查找函数
NodePrt list_search(NodePrt L, int pos)
{
if (NULL == L || list_empty(L) || pos < 0 || pos > L->len)
{
printf("查找失败\n");
return NULL;
}
// 查找逻辑
// 定义遍历指针从头节点出发,找目标节点
NodePrt q = L;
for (int i = 0; i < pos; i++) // 如果为0就不需要偏移(找下一个数据域)
{
q = q->next;
}
return q; // 将找到节点地址返回
}
// 任意位置插入
int list_insert_pos(NodePrt L, int pos, datatype e)
{
if (NULL == L || pos < 1 || pos > L->len + 1)
{
printf("插入位置不合法\n");
return -1;
}
NodePrt p = apply_node(e);
if (NULL == p)
{
return -1;
}
NodePrt q = list_search(L, pos - 1); // 位置查找前驱节点(更新头节点)
p->next = q->next;
q->next = p;
L->len++;
printf("插入成功\n");
return 0;
}
// 链表头删
int list_delete_head(NodePrt L)
{
if (NULL == L || list_empty(L))
{
printf("头删失败\n");
return -1;
}
NodePrt p = L->next;
L->next = p->next; // L->next->next;
free(p);
p = NULL;
L->len--;
printf("头删成功\n");
return 0;
}
// 任意位置删除
int list_delete_pos(NodePrt L, int pos)
{
if (NULL == L || pos > L->len + 1 || pos < 1)
{
printf("删除失败\n");
return -1;
}
NodePrt q = list_search(L, pos - 1);
NodePrt p = q->next;
q->next = p->next;
free(p);
p = NULL;
L->len--;
printf("删除成功\n");
return 0;
}
// 按值查找
int list_search_value(NodePrt L, datatype e)
{
if (NULL == L || list_empty(L))
{
printf("查找失败\n");
return -1;
}
NodePrt q = L->next;
for (int i = 1; i <= L->len; i++)
{
if (q->data == e)
{
return i;
}
q = q->next;
}
printf("值不存在\n");
return -1;
}
// 按位置修改
int list_update_pos(NodePrt L, int pos, datatype e)
{
if (NULL == L || pos < 1 || pos > L->len || list_empty(L))
{
printf("按位置修改失败\n");
return -1;
}
// list_search_pos(L,pos)->data = e;
NodePrt p = list_search(L, pos);
p->data = e;
printf("按位置修改成功\n");
return 0;
}
// 按值修改
int list_update_value(NodePrt L, datatype old_e, datatype new_e)
{
if (NULL == L || list_empty(L))
{
printf("按值修改失败\n");
return -1;
}
int res = list_search_value(L, old_e);
if (res == -1)
{
return -1;
}
list_update_pos(L, res, new_e);
printf("按值修改成功\n");
return 0;
}
// 反转
void list_reverse(NodePrt L)
{
if (NULL == L || list_empty(L) || L->len <= 1)
{
printf("反转失败\n");
return;
}
NodePrt H = L->next;
L->next = NULL;
NodePrt p = H;
while (H)
{
p = H;
H = H->next;
p->next = L->next;
L->next = p;
}
printf("反转成功\n");
return;
}
// 释放内存
void list_dsetroy(NodePrt L)
{
if (NULL == L)
{
return;
}
while (!(list_empty(L)))
{
list_delete_head(L);
}
free(L);
L = NULL;
printf("释放成功\n");
}
// 排序
int list_sort(NodePrt L)
{
if (NULL == L || list_empty(L))
{
printf("排序失败\n");
return -1;
}
// 遍历
NodePrt q = L->next;
NodePrt q1 = NULL;
while (q)
{
q1 = q->next; // 重置指针位置
while (q1)
{
if (q->data > q1->data) // 交换条件
{
datatype temp = q->data;
q->data = q1->data;
q1->data = temp;
}
q1 = q1->next; // 偏移
}
q = q->next; // 偏移
}
printf("排序成功\n");
return 0;
}
// 去重
int list_deduplication(NodePrt L)
{
if (NULL == L || list_empty(L))
{
printf("去重失败\n");
return -1;
}
list_sort(L);
// 遍历
NodePrt q = L->next;
while (q)
{
NodePrt q1 = q->next; // 重置指针位置
while (q1)
{
if (q->data == q1->data) // 判断
{
q1 = q->next;
q->next = q1->next;
free(q1);
q1 = NULL;
L->len--;
printf("重复值删除成功\n");
}
else
{
q1 = q1->next; // 偏移
}
}
q = q->next; // 偏移
}
printf("去重成功\n");
return 0;
}
/*// 反转(递归)
void list_reverse_recursion(NodePrt L)
{
if (NULL == L || list_empty(L) || L->len <= 1)
{
printf("反转失败\n");
return;
}
}*/
00main.c
#include "00.h"
int main(int argc, char const *argv[])
{
NodePrt L = list_create();
if (NULL == L)
{
printf("error\n");
return -1;
}
// 头插
list_inser_head(L, 2024);
list_inser_head(L, 2025);
list_inser_head(L, 2027);
list_inser_head(L, 2023);
list_inser_head(L, 2025);
list_inser_head(L, 2027);
list_inser_head(L, 2023);
// 遍历
list_show(L);
//任意位置插入
list_insert_pos(L,2,2028);
list_show(L);
//尾插
list_insert_pos(L,L->len+1,2030);
list_show(L);
// 头删
list_delete_head(L);
list_show(L);
//任意位置删除
list_delete_pos(L,3);
list_show(L);
//按值查找
int res = list_search_value(L,2027);
if (res != 0)
{
printf("该值在链表的第%d个位置\n",res+1);
}
//按位置修改
list_update_pos(L,2,1234);
list_show(L);
//按值修改
list_update_value(L,1234,2029);
list_show(L);
//反转
list_reverse(L);
list_show(L);
//排序
list_sort(L);
list_show(L);
//去重
list_insert_pos(L,3,2023);
list_insert_pos(L,4,2028);
list_insert_pos(L,5,2029);
list_show(L);
list_deduplication(L);
list_show(L);
//反转(递归)
// list_reverse_recursion(L);
// list_show(L);
//销毁
list_dsetroy(L);
L = NULL;
list_show(L);
return 0;
}