数据结构 | C语言实现线性表的顺序和链式结构
2024-04-10 07:19:45
线性表的顺序表示
线性表的顺序表示，是通过构造一个结构体实现的。结构体内包含一个定长数组和一个顺序表的长度。一维数组可以是静态分配或者是动态分配的。这里使用的是静态分配的方法。
代码如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>typedef int Position;
typedef struct LNode *List;#define MAXSIZE 100struct LNode{int Data[MAXSIZE];Position last;
};List InitialList(){List L;L = (List) malloc(sizeof(List));L->last = -1;return L;
}bool judgeEmpty(List L){if (L->last == -1) return true;else return false;
}bool insert(List L, int element, int position){if (position < 0){printf("Error：插入的位置小于0\n");return false;}if (position >= MAXSIZE){printf("Error: 插入的位置超出最大长度\n");return false;}if (L->last >= MAXSIZE - 1){printf("Error：表已经满了,无法继续插入.\n");}for (int i = L->last; i >= position; i--){L->Data[i + 1] = L->Data[i];}L->Data[position] = element;L->last++;return true;
}Position find(List L, int element){int i = 0;while(L->Data[i] != element && i <= L->last)i++;if (i == L->last) return -1;else return i;}bool deleteByIndex(List L, int index){if (L->last == -1){printf("The list is empty!\n");return false;}if (index < 0 || index > L->last){printf("Index is valid\n");return false;}for(int i = index; i < L->last + 1; i++){L->Data[i] = L->Data[i+1];}L->last--;return true;
}bool deleteByElement(List L, int element){if (L->last == -1){printf("The list is empty!\n");return false;}int index = find(L, element);return deleteByIndex(L, index);
}void printList(List L){if (L->last == -1){printf("The List is empty!\n");return;}int length = L->last + 1;for (int i = 0; i < length; i++){printf("%d \t", L->Data[i]);}printf("\n");
}// 直接翻转整个线性表
bool reverse(List L){if (L->last == -1){printf("The list is empty\n");return false;}for (int i = 0; i < (L->last + 1)/2; i++){int temp = L->Data[i];L->Data[i] = L->Data[L->last - i];L->Data[L->last - i] = temp;}return true;
}// 反转线性表下标范围在[from, to]位置之内的数。
bool reversePart(List L, int from, int to){if(L->last == -1){printf("The list is empty.\n");return false;}if(from > to){printf("ERROR: arg: from > to\n");return false;}if((from < 0 || to < 0) && (from > L->last || to > L->last)){printf("The from or to is out of array bound\n");return false;}for (int i = 0; i < (to - from + 1) / 2; i++){int temp = L->Data[from + i];L->Data[from + i] = L->Data[to - i];L->Data[to-i] = temp;}return true;
}// 实现线性数组整体左移 K 步
bool leftShift(List L, int leftStep){if (leftStep < 0 || leftStep > L->last + 1){printf("The left steps is not valid.\n");return false;}reversePart(L, 0, leftStep-1);reversePart(L, leftStep, L->last);reversePart(L, 0, L->last);return true;
}int main()
{List L = InitialList();insert(L, 2, 0);printList(L);insert(L, 3, 1);insert(L, 4, 1);printList(L);reverse(L);printList(L);reversePart(L, 1, 2);printList(L);leftShift(L, 1);printList(L);printf("%d", 3/2);return 0;
}线性表的链式表示
线性表的链式存储又称为单链表，每一个数据存储在一个链表结点中。每一个链表结点除了保存自身元素之外，还额外存储了下一个结点的指针域。
实现的代码如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>typedef int ElemType;typedef struct LNode{ElemType data;struct LNode* next;
} LNode;
typedef LNode* LinkList;LinkList initial(int initialVal){LinkList s1 = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));s1->next=NULL;LinkList s2 = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));s2->next=NULL;s2->data=initialVal;s1->next=s2;return s1;
}int getListLength(LinkList L){if(L == NULL){return 0;}LinkList p = L->next;int len = 0;while(p != NULL){p = p->next;len ++;}return len;
}LinkList insert_head(LinkList L, int data){// 头插法，逆向建立链表LinkList head = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));head->data = data;head->next = NULL;if(L == NULL){// 头节点无意义L = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));L->next = head;return L;}else{head->next = L->next;L->next = head;return L;}
}LinkList insert_end(LinkList L, int data){LinkList tail = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));tail->data = data;tail->next = NULL;LinkList s = L;while(s != NULL){if(s->next == NULL){s->next = tail;break;}// printf("%d", s->next->data);s = s->next;}return L;
}LinkList insert(LinkList L, int index, int data){int len = getListLength(L);if(index > len || index < 0){printf("ERROR: the index is out of bound");return NULL;}if(index == 0){return insert_head(L, data);}if(index == len){return insert_end(L, data);}LinkList p = L->next;int count = 0;while(1){if(count == index - 1){LinkList pnext = p->next;LinkList newNode = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));newNode->data=data;newNode->next = pnext;p->next=newNode;return L;}count++;p = p->next;}return L;
}LinkList findDataByVal(LinkList L, int data){LinkList s = L->next;while(s != NULL){if(s->data == data){return s;}s = s->next;}return NULL;
}LinkList findDataByIndex(LinkList L, int index){if(index < 0){printf("ERROR: index is lower than 0.");return NULL;}LinkList p = L->next;int couter = 0;while(p != NULL){if(couter == index){return p;}couter++;p = p->next;}return NULL;
}LinkList deleteByPtr(LinkList target){/*给定一个链表和一个结点指针，要求从链表中删除该结点指针，做法一般有两个：1. 从头遍历，直到定位到该目标指针，时间复杂度为 O（n）2. 直接删除目标结点的后继结点，并将后继结点的值赋给自身结点，时间复杂度为O(1);这里采用第二种方法*/if(target->next == NULL){target=NULL;}else{LinkList p = target->next;target->next = p->next;target->data = p->data;free(p);}return target;
}LinkList deleteByIndex(LinkList L, int index){LinkList target = findDataByIndex(L, index);return target == NULL ? L : deleteByPtr(target);
}void printList(LinkList L){LinkList p = L->next;while(p != NULL){printf("%d \t", p->data);p = p->next;}printf("\n");
}int main()
{LinkList L = initial(0);printf("初始化：\n");printList(L);insert_head(L, 3);insert_head(L, 4);insert_head(L, 5);printf("头部插入 3， 4，5\n");printList(L);insert_end(L, 1);insert_end(L, 2);printf("尾部插入 1， 2\n");printList(L);insert(L, 2, 100);printf("index %d 位置插入 %d\n", 2, 100); //TOFIXprintList(L);LinkList p = findDataByIndex(L,0);printf("index 为 0的位置值为 %d\n", p->data);p = findDataByVal(L, 100); // TOFIXprintf("data 为 100 的位置值为 %d\n", p->data);deleteByIndex(L, 2);printf("删除位置为2的数值\n");printList(L);}
以上两份代码仅仅通过一些小小的测试样例，如果有什么问题，欢迎留言指正！
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