c语言指针和结构体：链表详解.ppt

1,第十一章 链表,2,例跳马。依下图将每一步跳马之后的位置x,y放到一个“结点”里，再用“链子穿起来”，形成一条链，相邻两结点间用一个指针将两者连到一起。,结构的概念与应用,3,依上图有7个结点为了表示这种既有数据又有指针的情况，引入结构这种数据类型。,4,11.7 用指针处理链表,链表是程序设计中一种重要的动态数据结构，它是动态地进行存储分配的一种结构。,动态性体现为 链表中的元素个数可以根据需要增加和减少，不像数组，在声明之后就固定不变； 元素的位置可以变化，即可以从某个位置删除，然后再插入到一个新的地方；,51、链表中的元素称为“结点”，每个结点包括两个域数据域和指针域； 2、单向链表通常由一个头指针(head，用于指向链表头； 3、单向链表有一个尾结点，该结点的指针部分指向一个空结点NULL 。,Head 1249 1356 1475 1021,结点里的指针是存放下一个结点的地址,6,链表中结点的定义,链表是由结点构成的， 关键是定义结点; 链表的结点定义打破了先定义再使用的限制,即可以用自己定义自己； 递归函数的定义也违反了先定义再使用； 这是C语言程序设计上的两大特例,7,链表的基本操作,对链表的基本操作有 (1)创建链表是指，从无到有地建立起一个链表，即往空链表中依次插入若干结点，并保持结点之间的前驱和后继关系。 (2)检索操作是指，按给定的结点索引号或检索条件，查找某个结点。如果找到指定的结点，则称为检索成功；否则，称为检索失败。 (3)插入操作是指，在结点ki-1与ki之间插入一个新的结点k，使线性表的长度增1，且ki-1与ki的逻辑关系发生如下变化 插入前，ki-1是ki的前驱，ki是ki-1的后继；插入后，新插入的结点k成为ki-1的后继、ki的前驱.,8,(4)删除操作是指，删除结点ki，使线性表的长度减1，且ki-1、ki和ki1之间的逻辑关系发生如下变化 删除前，ki是ki1的前驱、ki-1的后继；删除后，ki-1成为ki1的前驱，ki1成为ki-1的后继. 5打印输出,9,一个指针类型的成员既可指向其它类型的结构体数据，也可以指向自己所在的结构体类型的数据,num Score next,next是struct student类型中的一个成员，它又指向struct student类型的数据。 换名话说next存放下一个结点的地址,10,11.7.2 简单链表,define NULL 0 struct student long num; float score; struct student *next; ; main struct student a, b, c, *head, *p; a.num99101; a.score89.5; b. num99103; b.score90; c.num99107 ; c.score85; head ,例11.7,建立和输出一个简单链表,各结点在程序中定义，不是临时开辟的，始终占有内容不放，这种链表称为“静态链表”,11,11.7.3 处理动态链表所需的函数,C 语言使用系统函数动态开辟和释放存储单元,1.malloc 函数,函数原形void *mallocunsigned int size; 作用在内存的动态存储区中分配 一个 长度为size的连续空间。 返回值是一个指向分配域起始地址的指针(基本类型void)。 执行失败返回NULL,12,函数原形void *callocunsigned n,unsigned size; 作用在内存动态区中分配 n个 长度为size的连续空间。 函数返回值指向分配域起始地址的指针 执行失败返回null 主要用途为一维数组开辟动态存储空间。n 为数组元素个数，每个元素长度为size,2. calloc 函数,13,3. free 函数,函数原形 void freevoid *p; 作用释放由 p 指向的内存区。 P是最近一次调用 calloc 或 malloc 函数时返回的值。 free 函数无返回值 动态分配的存储单元在用完后一定要释放，否则内存会因申请空间过多引起资源不足而出现故障。,14,结点的动态分配,ANSI C 的三个函数头文件 malloc.h void *mallocunsigned int size void *callocunsigned n, unsigned size void freevoid *p C 的两个函数 new 类型(初值) delete 指针变量 /* 表示释放数组，可有可无)*/ 使用 new 的优点 可以通过对象的大小直接分配，而不管对象的具体长度是多少(p340 例14.10),15,11.7.4 建立动态链表,基本方法 三个结点(头结点head、尾结点 NULL 和待插入结点 P) 第一步定义头结点head、尾结点 p2 和待插入结点p1，待插入的结点数据部分初始化； 第二步该结点被头结点、尾结点同时指向。P1p2struct student*mallocLEN;头指针部分为空，headNULL; 第三步重复申请待插入结点空间，对该结点的数据部分赋值(或输入值)，将该结点插入在最前面，或者最后面(书上在尾部插入). P2-nextP1; P2P1; 最后P2-nextNULL;*head,*p1,*p2,使用mallocLEN,P2-nextNULL;16,11.7.4 建立动态链表,head,P1 p2,1.任务是开辟结点和输入数据 2.并建立前后相链的关系,待插入的结点p1数据部分初始化,该结点被头结点head、尾结点p2同时指向.,17,图11.14head,p2p1head,p2p1,a,b,p1重复申请待插入结点空间，对该结点的数据部分赋值(或输入值),P2-next 指向p1新开辟的结点。,18,图11.14,headp1p2,c,P2指向新结点p2p1,19,图11.15,p2,p1,head,p2,p1,head,a,b,20,图11.16,p2,p1,head,p2,p1,head21,例11.8 建立一个有3名学生数据的单向动态链表,define NULL 0 define LEN sizeofstruct student struct student long num; float score; struct student *next; ; int n; struct student *creatvoid struct student *head; struct student*p1,*p2; n0; p1p2struct student* mallocLEN; scanf“1d,f“结构体类型数据的长度，sizeof是“字节数运算符”,定义指针类型的函数。带回链表的起始地址,开辟长度为LEN的内存区,P1,p2是指向结构体类型数据的指针变量，强行转换成结构体类型,假设头指向空结点,22,续,whilep1-num0 nn1; /*n 是结点的个数*/ ifn1headp1; else p2-nextp1; p2p1; p1struct student*mallocLEN; scanf“1d,f“, 返回链表的头指针,算法p1指向新开的结点 p1stuct student*mallocLEN; p1的所指向的结点连接在p2所指向结点后面，用p2-nextp1来实现。 p2 指向链表中最后建立的结点， p2p1;,头指针指向p1结点,P1开辟的新结点链到了p2的后面,P1继续开辟新结点,给新结点赋值此,23,11.7.5 输出链表,链表遍历 1.单向链表总是从头结点开始的； 2.每访问一个结点，就将当前指针向该结点的下一个结点移动 pp-next; 3.直至下一结点为空 PNULL,24,图 11.18headp,P,P,25,例题 9,void print struct student *head struct student * p; printf“nNow,These d records aren“,n; phead; ifheadNULL do printf“ld 5.lfn“,p - num,p - score; pp - next; whilepNULL; ,26,11.7.6 对链表的删除操作,删除结点原则 不改变原来的排列顺序，只是从链表中分离开来，撤消原来的链接关系。 两种情况 1、要删的结点是头指针所指的结点则直接操作； 2、不是头结点，要依次往下找。 另外要考虑空表和找不到要删除的结点,27,链表中结点删除,需要由两个临时指针 P1 判断指向的结点是不是要删除的结点(用于寻找)； P2 始终指向P1的前面一个结点；,28,图11.19a,B,29,图11.20,head,p1,(a),b,head,p2,p1,原链表 P1指向头结点,P2指向p1指向的结点。P1指向下移一个结点。,30,图11.20,head,p1,head,p2,p1c,d,经判断后，第1个结点是要删除的结点，head指向第2个结点，第1个结点脱离。,经P1找到要删除的结点后使之脱离。,31,例 题 10,struct student *del struct student *head, long num struct student *p1, *p2; ifheadNULL printf“nlist nulln“; goto end; p1head; whilenump1-num ,找到了,没找到,32,11.7.7 对链表的插入操作,插入结点将一个结点插入到已有的链表中 插入原则 1、插入操作不应破坏原链接关系 2、插入的结点应该在它该在的位置 实现方法 应该有一个插入位置的查找子过程 共有三种情况 1、插入的结最小 2、插入的结点最大 3、插入的结在中间,33,操 作 分 析,同删除一样，需要几个临时指针 P0 指向待插的结点;初始化p0数组stu; P1 指向要在P1之前插入结点；初始化 p1head; P2 指向要在P2之后插入结点； 插入操作当符合以下条件时p0-num 与 p1-num 比较找位置 ifp0-nump1-num,34,图11.22,head,p1,(a)p0,35,图11.22,p2,p1,b,36,例 题 11,struct student insertstruct student *head,struct student *stud struct student *p0,*p1,*p2; p1head; p0stud; if headNULL; headp0;p0-nextNULL; else while p0-nump1-num ,原来的链表是空表,P0指向要插的结点,使p0指向的结点作为头结点,使p2指向刚才p1指向的结点,插到原来第一个结点之前,插到p2指向的结点之后,插到最后的结点之后链接,37head,课堂举例已有一个如图所示的链表； 它是按结点中的整数域从小到大排序的，现在要插入一个结点，该结点中的数为10,待插入结点,此结点已插入链表,38,分析按三种情况 1、第一种情况，链表还未建成(空链表)，待插入结点p实际上是第一个结点。这时必然有headnull。只要让头指针指向 p 就可以了。语句为,head p,head p; p-next null;,2、第二种情况，链表已建成，待插入结点 p 的数据要比头结点的数据还要小，这时有 p-num num 当然p结点要插在head结点前。,39head,head,p,p-nexthead; headp;,语句为,null,40,3、第三种情况，链表已建成，待插入结点 p 的数据比头结点的数据大，需要找到正确的插入位置。这时，可以借助两个结构指针r 和 g，利用循环比较来找到正确位置。然后将结点 p 插入到链表中正确的位置。 参见下面的图示,41head,p,g,r,说明这种情况下，p 结点已经与链表的第一个结点比较过了，所以从链表的下一个结点开始比较。138，继续比较。42head,p,g,r,说明1312，继续比较。43head,p,g,r,null说明1315，找到了正确的插入位置，则插入结点 p;语句为,rnext p; p-next g;,44, 结构7.c include 预编译命令 include 内存空间分配 define null 0 定义空指针常量 define LEN sizeofstruct numST 定义常量，表示结构长度 struct numST 结构声明 int num; 整型数 struct numST *next; numST结构指针 ;,参考程序,45, 被调用函数insert，两个形参分别表示链表和待插入的结点 void insert struct numST phead, struct numST *p 函数体开始 struct numST *q,*r; 定义结构指针q,r if *pheadnull 第一种情况，链表为空 *phead p; 链表头指向p return; 完成插入操作，返回 else 链表不为空 第二种情况，p结点num值小于链表头结点的num值 if *phead-num p-num 将p结点插到链表头部 p-next *phead; 将p的next指针指向链表头*phead *phead p; 将链表头赋值为p return; 返回 ,46, 第三种情况，循环查找正确位置 r *phead; r赋值为链表头 q *phead-next; q赋值为链表的下一个结点 while qnull 利用循环查找正确位置 判断当前结点num是否小于p结点的num if q-num num r q; r赋值为q，即指向q所指的结点 q q-next; q指向链表中相邻的下一个结点 else 找到了正确的位置 break; 退出循环 将p结点插入正确的位置 r-next p; p-next q; ,47, 被调用函数，形参为ST结构指针，用于输出链表内容 void printstruct numST *head int k0; 整型变量，用于计数 struct numST * r; 声明r为ST结构指针 rhead; r赋值为head，即指向链表头 whiler null 当型循环，链表指针不为空则继续 循环体开始 kk1; 计数加1 printf“d dn“,k,r-num; rr-next; 取链表中相邻的下一个结点 循环体结束 ,48,void main 主函数开始 函数体开始 struct numST *head, *p; ST型结构指针 head null; 分配两个ST结构的内存空间，用于构造链表 head struct numST * mallocLEN; head-next struct numST * mallocLEN; 为链表中的两个结点中的num赋值为5和10 head-num 5; head-next-num 10; head-next-next null; 链表尾赋值为空 构造一个结点p，用于插入链表 p struct numST * mallocLEN; p-num 8; p-next null; insert 调用print函数，输出链表内容 主函数结束,49,说明函数insert的第一个形参为struct numST类型，即“指针的指针”。调用时送入的实参是链表头指针的地址，即程序中的 char name10; char sex; char job; union int class; char position10; category; person2; main int n,i; fori0;i2 ;i; scanf“d，s，c，c”, ,56,ifpersoni.jobs scanf“d“, ,续,57,枚举类型 构造类型之三,58,11.9 枚举类型,枚举类型是指能将类型所包含的值一一列举出来。枚举值称为枚举常量 定义枚举类型的关键字是 enum。其类型的定义以及变量的声明同结构类型和联合类型；,声明格式 enum weekdaysum,mon,tue,wed,thu,fri,sat; 定义变量 enum weekday workday,week_end;,59,关于枚举类型变量,在C 编译中，对枚举元素按常量处理； 对枚举型变量的赋值(枚举型变量的取值)只能取该变量所属枚举类型的枚举常量值； 一个整数不能直接赋给一个枚举变量。进行强制性转换；,60,说 明 (1)枚举型仅适应于取值有限的数据。 例如，根据现行的历法规定，周天，年个月。 (2)取值表中的值称为枚举元素，其含义由程序解释。 例如，不是因为写成“Sun”就自动代表“星期天”。事实上， 枚举元素用什么表示都可以。 (3)枚举元素作为常量是有值的定义时的顺序号(从开始)，所以枚举元素可以进行比较，比较规则是序号大者为大 例如，上例中的Sun0、Mon1Sat6，所以MonSun、Sat最大。 (4)枚举元素的值也是可以人为改变的在定义时由程序指定。 例如，如果enum weekdays Sun, Mon ,Tue, Wed, Thu, Fri, Sat；则Sun，Mon，从Tue2开始，依次增。,61,例 题 13,/*file1.c文件1*/ main extern enter-stringchar str80; extern delete-stringchar str,char ch; extern print-stringchar str; char c; char str80; enter_stringstr; scanf“c“62,续,fori0;i2;i ifpersoni.jobs printf“-6d -10s -3c -3c -6dn“,personi.num,personi.name,personi. sex,personi.job,personi.category.class; else printf“-6d -10s -3c -3c -6sn“,personi.num,personi.name,personi. sex,personi.job,personi.category.position; ,63,11.10 用typedef 为类型定义新名字,除可直接使用提供的标准类型和自定义的类型(结构、共用、枚举)外，也可使用typedef定义已有类型的别名。该别名与标准类型名一样，可用来定义相应的变量。 定义已有类型别名的方法如下 (1)按定义变量的方法，写出定义体； (2)将变量名换成别名； (3)在定义体最前面加上typedef。,64,11.10 用typeded 为类型定义新名字,任何已有的类型可以重新命名 typedef long integer; 将 long 重新命名为 integer，使得 integer 和 long 同等使用 可以和新类型定义一起定义名字 typedef int ARR10 ; 定义了一个数组名 ARR，它是具有10个元素的整型数组类型 typedef struct int num; float score; S; /*定义结构体别名为S*/ STUDENT stu1;,65,讨论typedef 和 define,说明 (1)用typedef只是给已有类型增加个别名，并不能创造个新的类型。就如同人一样，除学名外，可以再取一个小名(或雅号)，但并不能创造出另一个人来。 (2)typedef与define有相似之处，但二者是不同的前者是由编译器在编译时处理的；后者是由编译预处理器在编译预处理时处理的，而且只能作简单的字符串替换。,66struct TM int x,y; 结构TM的成员，x,y为整数型 struct TM next 结构TM的成员，属TM型 ,下面的表是马的跳步方案，从左下角跳到右上角,结构体与共体例子,67NULL为空地址 下面是形成链表的一个参考程序, 整型变量x,y struct TM next; 指向TM结构的指针 ; void main 主函数 主函数开始 int i; 声明整型变量 声明TM结构n1n7,结构指针head,p struct TM n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7, head, p;,69, 分别对TM结构n1n7中的x,y赋值 n1.x0;n1.y0; n2.x1;n2.y2; n3.x2;n3.y4; n4.x4;n4.y4; n5.x6;n5.y4; n6.x7;n6.y2; n7.x8;n7.y4; head赋值为n1，即head指向n1 head, n1n7构成链表 n1.next,70,phead; p赋值为head，即p指向head所指的内容 i1; i赋值为1 do 直到型循环 循环体开始 输出结点信息 printf“结点d xd, ydn“,i,p-x,p-y; pp-next; p指向下一个结点 ii1; 计数加1 whilepnull; 未到达链表尾部，则继续循环 主函数结束,71,用结构数组，利用键盘输入结点中的数据。重点看 scanf“d”, 结构数组，数组中的元素为结构类型的数据，如n8, 结构2.c include 预编译命令 define null 0 定义空指针常量 struct TM 定义TM结构 int x,y; 整型变量x,y struct TM *next; 指向TM结构的指针 ;,72,void main 主函数 主函数开始 int i,a,b; 声明整型变量i,a,b 声明TM型结构数组n8，TM结构指针head,p struct TM n8,*head,*p; fori1;i7;ii1 循环 循环体开始 printf“输入nd的xn“,i; 提示输入第i个结构的x值 scanf“d“, 将b的值赋给结构ni的元素y 循环体结束,73,head 未到链表尾部，则继续循环 主函数结束,74,下面的程序与上面的程序区别仅在 scanf“d” 结构3.c include 预编译命令 define null 0 定义空指针常量 struct TM 定义TM结构 int x,y; 整型变量x,y struct TM *next; 指向TM结构的指针 ;,75,void main 主函数 主函数开始 int i,a,b; 声明整型变量i,a,b 声明TM型结构数组n8，TM结构指针head,p struct TM n8,*head,*p; fori1;i7;ii1 循环 循环体开始 printf“输入nd的xn“,i; 提示输入第i个结构的x值 scanf“d“, 输入ni.y 循环体结束,76,head 未到达链表尾部，则继续循环 主函数结束,77,任 务,我们要作一张登记表，登记排队求职信息，包括姓名、年龄、性别、电话四个参数。希望便于管理，即可以插入和删除，这时可用队列，采用结构类型变量。 struct ST char name20; 字符串，姓名 int age; 整数，年龄 char sex; 字符，性别 long num; 电话号码 struct ST *next; ST结构的指针 ; 注意，这里必须有分号,78,循 环 链 表,79,循环链表,例猴子选大王。 n只猴子围成一圈，顺时针方向从1到n编号。之后从1号开始沿顺时针方向让猴子从1，2m依次报数，凡报到m的猴子，都让其出圈，取消候选资格。然后不停地按顺时针方向逐一让报出m者出圈，最后剩下一个就是猴王。,80,起始位置,猴 王,1,2,3,4,5,6,7,8,3,6,1,5,2,8,4,猴子被淘汰的顺序,演示n8, m3,81,说明 如图1所示有8只猴子围成一圈，m3。从1猴的位置开始，顺时针1至3报数，第一个出圈的是3；第二个出圈的是6，第3个出圈的是1；第4个出圈的是5；第5个是2，第6个是8；第7个是4。最后剩下一个是7，它就是猴王。 我们用循环链表来模拟这个选择过程。,82,1、定义一个名为mon的结构 struct mon int num; 整数，表示猴子的编号 struct mon *next; 指针，指向相邻的下一只猴子 2、将链表的头指针head定义为全局变量。 struct mon*head; 3、主函数 用键盘输入猴子数n，输入数m，调用函数create建立一个循环链表，模拟众猴围成一圈的情况。该函数的实参为n。调用函数select，模拟1至m报数，让n-1只猴子逐一出列的过程。即在具有n个结点的循环链表按报数m删除结点的过程。该函数的实参为m，最后输出猴王的编号。,83,4、建立循环链表的函数createint nn 其中nn为形式参数。要从编号1到编号nn。思路是 (1)先做第1个结点，让其中的数据域p-num赋值为1，让指针域赋值为null。之后让链头指针head指向第1个结点。利用指针q记住这个结点，以便让指针p去生成下面的结点。 (2)利用一个计数循环结构，做出第2个结点到第nn个结点。并将相邻结点一个接一个链接到一起。 (3)最后一个结点要和头结点用下一语句链接到一起 tail q; tail-next head;headtailq84,5、删结点的函数selectint mm mm为形式参数，从1至m报数，凡报到mm者删除其所在的结点。 设计两个指针p和q。一开始让q指向链表的尾部qtail。让p指向q的下一个结点。开始时让p指向1猴所在的结点。用一个累加器x，初始时x0，从1猴所在结点开始让xx11，如果mm是1的话，1猴所在的p结点就要被删除。有三条语句 printf“被删掉的猴子号为d号n”,p-num; q-next p-next; freep;headtailq,p演示,85,这里freep是释放p结点所占用的内存空间的语句。如果mm不是1而是3，程序会在do-while循环中，让x加两次1，q和p一起移动两次，p指向3所在结点，q指向2所在结点，之后仍然用上述三条语句删去3所在的结点。headqp,q,p,pq演示,86,这个do-while循环的退出条件是qq-next。即当只剩下一个结点时才退出循环。当然猴王非其莫属了。这时，让头指针head指向q，head是全局变量，在主程序最后输出猴王时要用head-num。,参考程序如下,head,q87,include 预编译命令 include 内存空间分配 define null 0 定义空指针常量 定义常量，表示结构长度 define LEN sizeofstruct mon struct mon 结构声明 int num; 整型数，用于记录猴子号 struct mon *next; mon结构指针 ; struct mon *head, *tail; mon结构指针，全局变量,88,void createint nn 被调用函数 函数体开始 int i; 整型变量i，用于计数 struct mon *p,*q; 声明mon结构指针p，q 为p分配内存空间 pstruct mon * mallocLEN; p-num1; 初始化p结点num域为1 p-nextnull; 初始化p结点next域为空 headp; 链表头指针head赋值为p qp; q赋值为p,89,fori2;inumi; 初始化p结点num域为i，表示猴子号 q-nextp; 将p结点加到链表尾部 qp; 让q指向链表尾部结点 p-nextnull; 链表尾部指向空 循环体结束 tail q; 链表尾 tail-nexthead; 链表尾部指向链表头， 形成循环链表 函数体结束,90, 被调用函数select，mm表示结点删除间隔 void selectint mm 函数体开始 int x0; 声明整型值x，并初始化为0 struct mon *p,*q; 声明结构指针p，q qtail; q赋值为tail，指向循环链表尾部 do 直到型循环，用于循环删除指定间隔的结点 循环体开始 pq-next; p赋值为q相邻的下一个结点 xx1; x加1 ifx mm0 x是否整除mm， 表示是否跳过指定间隔 输出被删掉的猴子号 printf“被删掉的猴子号为d号n“,p-num; q-nextp-next; 删除此结点 freep; 释放空间 else qp; q指向相邻的下一个结点p whileqq-next; 剩余结点数不为1，则继续循环 head q; head指向结点q，q为链表中剩余一个结点 函数体结束,91,void main 主函数开始 函数体开始 int n,m; 声明整型变量n,m head null; 初始化head为空 printf“请输入猴子数n“; 提示信息 scanf“d“, 输出猴王 函数体结束,