Day 3 - 5 :线性表 — 单链表

news2024/12/30 3:14:10

存储结构

        将线性表中的各元素分布在存储器的不同存储块,称为结点

        结点的data域存放数据元素ai,而next域是一个指针,指向ai的直接后继ai+1所在的结点。

        如果要删除a1,只要修改a1前手元素指针的指向即可。

        例如:需要找到带头节点(例如:下图的赵

        节点类型描述

typedef int data_t;
typedef struct node
{
	data_t data;		//结点的数据域
	struct node* next;	//结点的后继指针域
}listnode,*linknode;

       注意:

  •         若说明:

                listnode A;

                linknode p = &A;

  •         设p是指向链表中结点ai:

                获取ai,写作: p -> data;

                获取ai+1,写作:p -> next ->data;  

                 若指针p的值为NULL,则它不指向任何结点, 此时取p->data或p->next是错误的。

        基本运算的相关算法

        建立单链表

        依次读入表L=(a0,.....,an-1)中每一元素ai(假设为整型),若ai≠结束符(-1),则为ai创建一结点,然后插入表尾,最后返回链表的头结点指针H。

        目的:逻辑相邻的,在物理上利用指针达成相邻的结果。

         链表的结构是动态形成的,即算法运行前,表结构是不存在的。

        整体思路

        1.申请内存

        2.赋初值

        3.返回头结点的地址

linklist list_create()
{
	linklist H = malloc(sizeof(listnode));
	if (H == NULL)
	{
		printf("malloc failed!\n");
	}
	H->data = 0;
	H->next = NULL;
	return H;
}

        尾部插入

        整体思路:

        1.建立一个新结点,申请malloc

        2.赋值

        3.找到尾结点最后一个节点最大的特征就是,它只有数据域内有信息,指针域里面是空。)    

        4.尾部插入

来源:数据结构:图文详解单链表的各种操作(头插法,尾插法,任意位置插入,删除节点,查询节点,求链表的长度,清空链表)_单链表的插入-CSDN博客

int list_tail_insert(linklist H, data_t value)
{
	linklist p;
	linklist q;
	if (H == NULL)
	{
		return -1;
	}
	p = malloc(sizeof(listnode));
	if(p == NULL)
	{
		printf("malloc failed!\n");
		return   -1;
	}
	p->data = value;
	p->next = NULL;

	q = H;
	while (q->next != NULL)
	{
		q = q->next;
	}

	q->next = p;//把新结点的地址存到尾结点的位置
	return 0;
}

        链表遍历

int list_show(linklist H)
{
	linklist p;
	if (H == NULL)
	{
		return -1;
	}
	p = H;
	while (p->next != NULL)
	{
		printf("%d ", p->next->data);//注意:跳过了第一个结点
		p = p->next;
	}
	puts('\n');
	return 0;
}

         链表插入

         即实现InsertLinklist(h, x, i,)。将x插入表中结点ai之前的情况。

        算法思路:调用算法GetLinklist(h, i-1),获取结点ai-1的指针p(ai 之前驱),然后申请一个q结点,存入x,并将其插入p指向的结点之后。

        注意:这里先后顺序的逻辑来源于查找函数(序号查找)的逻辑。

int list_insert(linklist H, data_t value, int pos)
{
	linklist q = malloc(sizeof(listnode));
	if (q == NULL)
	{
		return -1;
	}
	q->data = value;
	q->next= NULL;
	linklist p = list_get(H, pos-1);/*因为跳过了第一个结点所以pos-1等于*/
	if (p == NULL)
	{
		return -1;
	}
	q->next = p->next;
	p->next = q;
	linklist k = list_get(H, pos);
	q->next = k->next;
	return 0;
}

         链表删除

        即实现DeleteLinklist(h, i)。

        第一步,我们直接更改要删除节点的前面节点的指针域,让它指向要删除的节点后的节点。

        第二步,我们将要删除的节点的指针域置为空。

int list_delete(linklist H, int pos)
{
	if (H == NULL)
	{
		return -1;
	}
	linklist p = list_get(H, pos-1);
	linklist q;
	if (p->next == NULL)
	/*前驱就是最后一个没法删除了*/
	{
		return -1;
	}
	q = p->next;
	p->next = q->next;
	free(q);
	q = NULL;
	return 0;
}

         链表释放

        重新定义一个指针q,保存p指向节点的地址,然后p后移保存下一个节点的地址,然后释放q对应的节点,以此类推,直到p为NULL为止。

        注意:p、q属于同一结点,不能先释放空间再让p后移。

        注意:程序示范中,H应赋值为NULL,否则在链表释放后仍可以对链表进行操作。

来源:链表基础知识详解(非常详细简单易懂)-CSDN博客

linklist list_free(linklist H)
{
	linklist p = H;
	if (H == NULL)
		return NULL;
	printf("free\n");
	while (H != NULL)
	{
		p = H;
		H = H->next;
		free(p);
		p = NULL;
	}
	/*如何使H为NULL*/
	//H = NULL;/*error:H是形参,对H赋值没有意义。*/
	puts("\n");
	return NULL;
}

         链表查找  

        1)按序号查找:实现GetLinklist(h, i)运算。

         算法思路:从链表的a0起,判断是否为第i结点,若是则返回该结点的指针,否则查找下一结点,依次类推。 

linklist list_get(linklist H, int pos)
{
	if (H == NULL)
	{
		return NULL;
	}
	if (pos == -1)
	//规定了-1位 = H
	{
		return H;
	}
	linklist p;
	p = H;
	int i = -1;
	while (i < pos)
	{
		p = p->next;
		if (p == NULL)
		//说明pos超过了链表的范围
		{
			return NULL;
		}
		i++;
	}
	return p;
}

        2)按值查找(定位) :  即实现Locate(h, x)。

        算法思路:从链表结点a0起,依次判断某结点是否等于x,若是,则返回该结点的地址,若不是,则查找下一结点a1,依次类推。若表中不存在x,则返回NULL。

链表复杂操作的实现

        链表的倒置

         算法思路:依次取原链表中各结点,将其作为新链表首结点插入H结点之后。

【算法】反转链表的四种方法(C语言)_链表反转-CSDN博客

int list_reverse(linklist H)
{
	linklist p;
	linklist q;
	if (H == NULL)
	{
		return -1;
	}
	if (H->next == NULL||H->next->next==NULL)/*空表 or 只有一个节点*/
	{
		return -1;
	}
	/*从第0个元素开始,把链表一分为二。例如:0 1 2 3 4 -》(0 1)(2 3 4)*/
	p = H -> next -> next;
	H -> next -> next = NULL;
	/*p负责移动指针,q负责把第二个链表-1位插入第一个链表第0位*/
	while (p != NULL)
	{
		q = p;
		p = p->next;
		q->next = H->next;
		H->next = q;
	}
	return 0;
}

        相邻之和求最大值

        求链表中相邻两结点data值之和为最大的第一结点的指针。

        算法思路:设p,q 分别为链表中相邻两结点指针,求p->data+q->data为最大的那一组值,返回其相应的指针p即可。

linklist list_adjmax(linklist H)
{
	/*保证节点个数>2,小于2没有任何意义*/
	if (H -> next ->next->next == NULL)
	{
		return NULL;
	}
	linklist p;
	linklist q;
	linklist key = NULL;
	p = H->next;
	q = H->next->next;
	while (q != NULL)
	{
		int max = 0;
		if ((p->data + q->data) > max)
		{
			max = p->data + q->data;
			key = p;
		}
		p = p->next;
		q = q->next;
	}
	return key;
}

        有序链表的合并

        设两单链表A、B按data值(设为整型)递增有序,将表A和B合并成一表A,且表A也按data值递增有序。

        算法思路:设指针p、q分别指向表A和B中的结点,若p->data ≤q->data则p结点进入结果表,否则q结点进入结果表。

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