数据结构 : 单链表 头插入法尾插入法 及几种常用操作
头插入法
在初始化之后,就可以着手开始创建单链表了,单链表的创建分为头插入法和尾插入法两种,两者并无本质上的不同,都是利用指针指向下一个结点元素的方式进行逐个创建,只不过使用头插入法最终得到的结果是逆序的。
如图,为头插法的创建过程:
该方法从一个空表开始,生成新结点,并将读取到的数据存放到新结点的数据域中,然后将新结点插入到当前链表的表头,即头结点之后。
//初始化单链表,使用头插法建立单链表
LinkedList LinkedListCreatH() {Node *L;L = (Node *)malloc(sizeof(Node)); //申请头结点空间L->next = NULL; //初始化一个空链表}int x; //x为链表数据域中的数据while(scanf("%d",&x) != EOF) {Node *p;p = (Node *)malloc(sizeof(Node)); //申请新的结点p->data = x; //结点数据域赋值p->next = L->next; //将结点插入到表头L-->|2|-->|1|-->NULLL->next = p;}return L;
// 链表的创建和遍历
link * initLink(){link * p=(link*)malloc(sizeof(link));//创建一个头结点link * temp=p;//声明一个指针指向头结点,用于遍历链表//生成链表for (int i=1; i<5; i++) {link *a=(link*)malloc(sizeof(link));a->elem=i;a->next=NULL;temp->next=a;temp=temp->next;}return p;
}
尾插入法
头插法建立单链表的算法虽然简单,但生成的链表中结点的次序和输入数据的顺序不一致。若希望两者次序一致
,可采用尾插法。
该方法是将新结点逐个插入到当前链表的表尾上,为此必须增加一个尾指针 r, 使其始终指向当前链表的尾结点,否则就无法正确的表达链表。
//初始化单链表,尾插法建立单链表
LinkedList LinkedListCreatT() {Node *L;L = (Node *)malloc(sizeof(Node)); //申请头结点空间L->next = NULL; //初始化一个空链表Node *r;r = L; //r始终指向终端结点,开始时指向头结点int x; //x为链表数据域中的数据while(scanf("%d",&x) != EOF) {Node *p;p = (Node *)malloc(sizeof(Node)); //申请新的结点p->data = x; //结点数据域赋值r->next = p; //将结点插入到表头L-->|1|-->|2|-->NULLr = p;}r->next = NULL;return L;
}
链表(增删改查/遍历/元素个数)
链表结构体声明:
首先,在创建一个链表之前,我们要先创建一个链表单个节点的结构体,分别包含数据域和指针域,具体实现如下:
typedef struct node{int data; //数据域struct node *next; //指针域(结构体类型指针)
}Node,*Link; //取别名 Node 和 结构体指针类型 Link
单链表的创建:
创建一个带有头结点的链表,虽然不是必须的,但是很方便。
Link create()
{Link head = NULL; //初始化Link指针指向nullhead = (Link)malloc(sizeof(Node));//申请新节点if(head == NULL){printf("动态内存分配失败");return NULL; }head->data = 0; //数据域赋初始值head->next = NULL; //指针域赋初始值return head;
}
单链表的插入:
头插法增加节点:(插入顺序为反向)
void head(Link head,int num)
{Link p,pr;p = head->next; //p为头结点的下一个 pr = NULL; //pr为新插入的结点 插在head后p前 pr = (Link)malloc(sizeof(Node));if(pr == NULL){printf("动态内存分配失败");return ;}pr->data = num; //给pr数据域赋值 pr->next = p; //头插!head->next = pr;return ; }
尾插法增加节点:(插入顺序为正向)
void rear(Link head,int num)
{Link p = head;Link pr = NULL; //pr为新增节点pr = (Link)malloc(sizeof(Node));if(pr == NULL){printf("动态内存分配失败");return ; }pr->data = num; //数据域赋值 if(head->next == NULL) //如果头结点下一个为空,就可以直接插入 {head->next = pr; //插在头结点后一个 pr->next = NULL; //插完后就指向空结束了 } else{while(p->next != NULL) //头节点不指向空,就先循环遍历链表找到最后一个再插进去 {p = p->next;}p->next = pr; //尾插! pr->next = NULL;} return;
}
单链表的删除:
void deletenode(Link head,int n) //传入链表和要删除的数
{Link p = NULL,pr = NULL; //定义一前一后两个节点p = head;pr = head->next;if(head == NULL){printf("链表为空,没有可删除的值");return ; }while(pr->data != n && pr->next != NULL) //没遍历到要删除的值,并且不指空,就接着遍历{p = pr; //删除操作,前保存后pr = pr->next; }//出循环有两种情况://1.找到要删除的值了//2.整个链表遍历到最后也没找到,// 也就是说这个传入的要删除的值根本不存在链表当中 if(pr->data == n){if(pr == head) //优先考虑,pr为头节点,直接给head保存,最后一起释放pr {head->next = pr->next;}else{p->next = pr->next //前面p保存后面pr,最后一起释放pr }free(pr);printf("删除成功!"); } else{printf("未找到要删除的值"); }return ;}
单链表的修改:
void fix(Link head,int m) //传入链表和要改动的值
{Link pr;pr = head->next;int fixnum;if(head == NULL){printf("链表为空,无可删除的数据");return ;}while(pr->next != NULL) //遍历整个链表{if(pr->data == m){printf("请输入新值:");scanf("%d",&fixnum);pr->data = fixnum; //给pr数据域赋新的值return; //修改完毕直接结束执行此函数 }pr = pr->next; //没找到则一直遍历 }printf("未找到可以修改的值"); //出循环还没找到就是这个值不存在return; }
单链表的查询:
void search(Link head,int x) //传入整个链表和要查询的值
{Link p;p = head;if(head == NULL){printf("链表为空,无可查询的数据");return ; }p->data = x;int searchnode;printf("输入带查询的数:");scanf("%d",&searchnode);while(p->data != searchnode && p->next != NULL) //如果不是查询的值并且指向不为空,就进入循环遍历 {p = p->next;}//出循环就是两种情况(和删除修改一样)if(p->data == searchnode){printf("查询结果:%d",searchnode);return ; //找到直接退出函数执行 }else{printf("未找到要查询的值");}return ;
}
链表的陈列(遍历):
void display(Link head)
{Link pr = head->next;while(pr != NULL) //注意陈列打印的条件 {printf("%d\t",pr->data);pr = pr->next; }return ;
}
链表的元素个数:
void displaynode(Link head)
{Link pr = head->next;int count = 0;while(pr != NULL){pr = pr->data;cnt++; }printf("%d",count);return ;
}
其他类似操作
遍历单链表(打印,修改)
便利的概念想必大家都不会陌生,即就是从链表的头开始,逐步向后进行每一个元素的访问,这就是遍历,对于遍历操作,我们可以衍生出很多常用的数据操作,比如说查询元素,修改元素,获取元素个数,打印整个链表数据等等。
进行遍历的思路极其简单,只需要建立一个指向链表L的结点,然后沿着链表L逐个向后搜索即可。
对于遍历操作,以下是代码实现:
//便利输出单链表
void printList(LinkedList L){Node *p=L->next;int i=0;while(p){printf("第%d个元素的值为:%d\n",++i,p->data);p=p->next;}
}
对于元素修改操作,以下是代码实现:
//链表内容的修改,再链表中修改值为x的元素变为为k。
LinkedList LinkedListReplace(LinkedList L,int x,int k) {Node *p=L->next;int i=0;while(p){if(p->data==x){p->data=k;}p=p->next;}return L;
}
简单的遍历设计的函数只需要void无参即可,而当我们需要进行元素修等涉及到元素操作时,我们可以设计一个LinkedList类型的函数,使其返回一个修改后的新链表。
以上的操作均用到了遍历的思维,针对于遍历还有非常多的用法供自主设计,请参考后文配套的习题进行练习。
链表插入操作
链表的增加结点操作主要分为查找到第i个位置,将该位置的next指针修改为指向我们新插入的结点,而新插入的结点next指针指向我们i+1个位置的结点。其操作方式可以设置一个前驱结点,利用循环找到第i个位置,再进行插入。
如图,在DATA1和DATA2数据结点之中插入一个NEW_DATA数据结点:
从原来的链表状态
到新的链表状态:
//单链表的插入,在链表的第i个位置插入x的元素LinkedList LinkedListInsert(LinkedList L,int i,int x) {Node *pre; //pre为前驱结点pre = L;int tempi = 0;for (tempi = 1; tempi < i; tempi++) {pre = pre->next; //查找第i个位置的前驱结点}Node *p; //插入的结点为pp = (Node *)malloc(sizeof(Node));p->data = x;p->next = pre->next;pre->next = p;return L;
}
链表删除操作
删除元素要建立一个前驱结点和一个当前结点,当找到了我们需要删除的数据时,直接使用前驱结点跳过要删除的结点指向要删除结点的后一个结点,再将原有的结点通过free函数释放掉。
//单链表的删除,在链表中删除值为x的元素LinkedList LinkedListDelete(LinkedList L,int x) {Node *p,*pre; //pre为前驱结点,p为查找的结点。p = L->next;while(p->data != x) { //查找值为x的元素pre = p;p = p->next;}pre->next = p->next; //删除操作,将其前驱next指向其后继。free(p);return L;
}
完整实现代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>//定义结点类型
typedef struct Node {int data; //数据类型,你可以把int型的data换成任意数据类型,包括结构体struct等复合类型struct Node *next; //单链表的指针域
} Node,*LinkedList;//单链表的初始化
LinkedList LinkedListInit() {Node *L;L = (Node *)malloc(sizeof(Node)); //申请结点空间if(L==NULL){ //判断申请空间是否失败exit(0); //如果失败则退出程序}L->next = NULL; //将next设置为NULL,初始长度为0的单链表return L;
}//单链表的建立1,头插法建立单链表
LinkedList LinkedListCreatH() {Node *L;L = (Node *)malloc(sizeof(Node)); //申请头结点空间L->next = NULL; //初始化一个空链表int x; //x为链表数据域中的数据while(scanf("%d",&x) != EOF) {Node *p;p = (Node *)malloc(sizeof(Node)); //申请新的结点p->data = x; //结点数据域赋值p->next = L->next; //将结点插入到表头L-->|2|-->|1|-->NULLL->next = p;}return L;
}//单链表的建立2,尾插法建立单链表LinkedList LinkedListCreatT() {Node *L;L = (Node *)malloc(sizeof(Node)); //申请头结点空间L->next = NULL; //初始化一个空链表Node *r;r = L; //r始终指向终端结点,开始时指向头结点int x; //x为链表数据域中的数据while(scanf("%d",&x) != EOF) {Node *p;p = (Node *)malloc(sizeof(Node)); //申请新的结点p->data = x; //结点数据域赋值r->next = p; //将结点插入到表头L-->|1|-->|2|-->NULLr = p;}r->next = NULL;return L;
}//单链表的插入,在链表的第i个位置插入x的元素LinkedList LinkedListInsert(LinkedList L,int i,int x) {Node *pre; //pre为前驱结点pre = L;int tempi = 0;for (tempi = 1; tempi < i; tempi++) {pre = pre->next; //查找第i个位置的前驱结点}Node *p; //插入的结点为pp = (Node *)malloc(sizeof(Node));p->data = x;p->next = pre->next;pre->next = p;return L;
}//单链表的删除,在链表中删除值为x的元素LinkedList LinkedListDelete(LinkedList L,int x) {Node *p,*pre; //pre为前驱结点,p为查找的结点。p = L->next;while(p->data != x) { //查找值为x的元素pre = p;p = p->next;}pre->next = p->next; //删除操作,将其前驱next指向其后继。free(p);return L;
}//链表内容的修改,再链表中修改值为x的元素变为为k。
LinkedList LinkedListReplace(LinkedList L,int x,int k) {Node *p=L->next;int i=0;while(p){if(p->data==x){p->data=k;}p=p->next;}return L;
}//便利输出单链表
void printList(LinkedList L){Node *p=L->next;int i=0;while(p){printf("第%d个元素的值为:%d\n",++i,p->data);p=p->next;}
} int main() {//创建 LinkedList list;printf("请输入单链表的数据:以EOF结尾\n");list = LinkedListCreatT();//list=LinkedListCreatT();printList(list);//插入 int i;int x;printf("请输入插入数据的位置:");scanf("%d",&i);printf("请输入插入数据的值:");scanf("%d",&x);LinkedListInsert(list,i,x);printList(list);//修改printf("请输入修改的数据:");scanf("%d",&i);printf("请输入修改后的值:");scanf("%d",&x);LinkedListReplace(list,i,x);printList(list);//删除 printf("请输入要删除的元素的值:");scanf("%d",&x);LinkedListDelete(list,x);printList(list);return 0;
}
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