数据结构之链表

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核心算法思想

1．链表建立操作的基本步骤：链表是一个动态的结构，它不需要分配空间，因此建立链表的过程是一个结点“逐个插入” 的过程。先建立一个只含头结点的空单链表，然后依次生成新结点，再不断地将其插入到链表的头部或尾部，分别称其为“头插法”和“尾插法”。
2．链表查找操作的基本步骤：因链表是一种"顺序存取"的结构，则要在带头结点的链表中查找到第 i个元素，必须从头结点开始沿着后继指针依次"点数"，直到点到第 i 个结点为止,如果查找成功，则用e返回第i个元素值。头结点可看成是第0个结点。
3．链表插入操作的基本步骤：先确定要插入的位置，如果插入位置合法，则再生成新的结点，最后通过修改链将新结点插入到指定的位置上。
4．链表删除操作的基本步骤：先确定要删除的结点位置，如果位置合法，则再通过修改链使被删结点从链表中“卸下”，最后释放被删结点的空间。

算法实现

单链表的存储结构描述如下：

typedef  struct  LNode   //定义单链表结点类型
{ElemType  data;struct  LNode  *next;
} LinkList;

初始化链表：

void InitList(LinkList *&L)
{L=(LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));   //创建头结点L->next=NULL;
}

销毁线性表：

void DestroyList(LinkList *&L)   //销毁线性表
{LinkList *p=L,*q=p->next;while (q!=NULL){free(p);p=q;q=p->next;}free(p);
}

判断是否为空表：

bool ListEmpty(LinkList *L)  //判线性表是否为空表
{return(L->next==NULL);
}

求线性表长度：

int ListLength(LinkList *L)  //求线性表的长度
{LinkList *p=L;int i=0;while (p->next!=NULL){i++;p=p->next;}return(i);
}

输出线性表：

void DispList(LinkList *L)   //输出线性表
{LinkList *p=L->next;while (p!=NULL){printf("%c ",p->data);p=p->next;}printf("\n");
}

求线性表某个数据元素值：

bool GetElem(LinkList *L,int i,ElemType &e)  //求线性表中某个数据元素值
{int j=0;LinkList *p=L;           //p指向头节点,j置为0(即头节点的序号为0)while (j<i && p!=NULL)  //找第i个节点{   j++;p=p->next;}if (p==NULL)         //不存在第i个数据节点,返回0return false;else                   //存在第i个数据节点,返回1{    e=p->data;return true;}
}

按元素值查找：

int LocateElem(LinkList *L,ElemType e)   //按元素值查找
{   int i=1;LinkList *p=L->next;       //p指向开始节点,i置为1(即开始节点的序号为1)while (p!=NULL && p->data!=e)    //查找data值为e的节点,其序号为i{   p=p->next;i++;}if (p==NULL)             //不存在元素值为e的节点,返回0return(0);else                     //存在元素值为e的节点,返回其逻辑序号ireturn(i);
}

链表的插入：

bool ListInsert(LinkList *&L,int i,ElemType e)   //插入数据元素
{int j=0;LinkList *p=L,*s;            //p指向头节点,j置为0(即头节点的序号为0)while (j<i-1 && p!=NULL)    //查找第i-1个节点{    j++;p=p->next;}if (p==NULL)         //未找到第i-1个节点,返回falsereturn false;else                   //找到第i-1个节点*p,插入新节点并返回1{    s=(LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));s->data=e;          //创建新节点*s,其data域置为es->next=p->next;  //将*s插入到*p之后p->next=s;return true;}
}

线性表的删除：

bool ListDelete(LinkList *&L,int i,ElemType &e)  //删除数据元素
{int j=0;LinkList *p=L,*q;            //p指向头节点,j置为0(即头节点的序号为0)while (j<i-1 && p!=NULL)    //查找第i-1个节点{    j++;p=p->next;}if (p==NULL)             //未找到第i-1个节点,返回falsereturn false;else                       //找到第i-1个节点*p{  q=p->next;              //q指向第i个节点if (q==NULL)            //若不存在第i个节点,返回falsereturn false;e=q->data;p->next=q->next;       //从单链表中删除*q节点free(q);               //释放*q节点return true;            //返回true表示成功删除第i个节点}
}

实践出真知，代码案例

编写一个程序，实现单链表的各种基本运算（假设单链表的元素类型为char），并在此基础上设计一个主程序完成如下功能：
（1）初始化单链表h；
（2）依次采用尾插法插入a、b、c、d、e元素；
（3）输出单链表h；
（4）输出单链表h的长度；
（5）判断单链表h是否为空；
（6）输出单链表h的第3个元素；
（7）输出元素a的位置
（8）在第4个元素位置上插入f元素
（9）输出单链表h；
（10）删除h的第3个元素；
（11）输出单链表h；
（12）释放单链表h。

案例源码

typedef int ElemType;typedef struct node {char num[20];char name[50];float price;struct node *next;
}Book,*BookList;typedef struct LNode {ElemType data;struct LNode *next;
}LinkList;void InitList(LinkList*&L) {L = (LinkList*)malloc(sizeof(LinkList));L->next = NULL;
}void DestoryList(LinkList*&L) {LinkList*p = L;LinkList*q = p->next;while (q!=NULL){free(p);p = q;q = p->next;}free(p);
}bool ListEmpty(LinkList*L) {return(L->next == NULL);}int ListLength(LinkList*L) {LinkList*p = L;int i = 0;while (p->next!=NULL){i++;p = p->next;}return(i);
}void DispList(LinkList*L) {LinkList*p = L->next;while (p!=NULL){printf("%c", p->data);p = p->next;}printf("\n");
}bool GetElem(LinkList*L, int i, ElemType &e) {int j = 0;LinkList*p = L;while (j<i&&p!=NULL){j++;p = p->next;}if (p == NULL)return false;else{e = p->data;return true;}
}int LocateElem(LinkList*L, ElemType e) {int i = 1;LinkList*p = L->next;while (p!=NULL&&p->data!=e){p = p->next;i++;}if (p == NULL)return(0);else{return(i);}
}bool ListInsert(LinkList*L, int i, ElemType e) {int j = 0;LinkList*p = L;LinkList*s;while (j<i-1&&p!=NULL){j++;p = p->next;}if (p == NULL)return false;else {s = (LinkList*)malloc(sizeof(LinkList));s->data = e;s->next = p->next;p->next = s;return true;}
}bool ListDelete(LinkList*&L, int i, ElemType&e)
{int j = 0;LinkList*p = L;LinkList*q;while (j<i-1&&p!=NULL){j++;p = p->next;}if (p == NULL)return false;else{q = p->next;if (q == NULL)return false;e = q->data;p->next = q->next;free(q);return true;}
}int main()
{LinkList *h;ElemType e;printf("  (1)初始化单链表h\n");InitList (h);printf("  (2)依次采用尾插法插入a,b,c,d,e元素\n");ListInsert(h,1,'a');ListInsert(h,2,'b');ListInsert(h,3,'c');ListInsert(h,4,'d');ListInsert(h,5,'e');printf("  (3)输出单链表h:");DispList(h);printf("  (4)单链表h长度=%d\n",ListLength(h));printf("  (5)单链表h为%s\n",(ListEmpty(h)?"空":"非空"));GetElem(h,3,e);printf("  (6)单链表h的第3个元素=%c\n",e);printf("  (7)元素a的位置=%d\n",LocateElem(h,'a'));printf("  (8)在第4个元素位置上插入f元素\n");ListInsert(h,4,'f');printf("  (9)输出顺序表h:");DispList(h);printf("  (10)删除h的第3个元素\n");ListDelete(h,3,e);printf("  (11)输出单链表h:");DispList(h);printf("  (12)释放单链表h\n");DestoryList(h);
}

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