数据结构与算法线性表的链式表示和实现，超详细C语言版
Posted 毛_三月
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了数据结构与算法线性表的链式表示和实现，超详细C语言版相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
目录
链式存储结构
结点在存储器中的位置是任意的，即逻辑上相邻的数据元素在物理上不一定相邻
线性表的链式表示又称为非顺序映像或链式映像。
与链式存储有关的术语
1、结点：数据元素的存储映像。由数据域和指针域两部分组成
2、链表： n 个结点由指针链组成一个链表。它是线性表的链式存储映像，称为线性表的链式存储结构
头指针、头结点和首元结点
头指针 是指向链表中第一个结点的指针
首元结点 是指链表中存储第一个数据元素a1的结点
头结点 是在链表的首元结点之前附设的一个结点；数据域内只放空表标志和表长等信息
讨论
有头结点时，当头结点的指针域为空时表示空表
1. 如何表示空表？
2. 在链表中设置头结点有什么好处？
⒈便于首元结点的处理 首元结点的地址保存在头结点的指针域中,所以在链表的第一个位置上的操作和其它位置一致，无须进行特殊处理;
⒉便于空表和非空表的统一处理
无论链表是否为空，头指针都是指向头结点的非空指针，因此空表和非空表的处理也就统一了。
3. 头结点的数据域内装的是什么？
头结点的数据域可以为空，也可存放线性表长度等附加信息，但此结点不能计入链表长度值。
链表（链式存储结构）的特点
链表的优缺点
优点
缺点
2.5.1 单链表的定义和实现
非空表
空表
- 单链表是由表头唯一确定，因此单链表可以用头指针的名字来命名
- 若头指针名是L，则把链表称为表L
单链表的存储结构定义
指针变量和结点变量
-
指针变量p：表示结点地址
-
结点变量*p：表示一个结点
2.5.2 单链表基本操作的实现
1、初始化
2、取值
思考：顺序表里如何找到第i个元素？
链表的查找：要从链表的头指针出发，顺着链域next逐个结点往下搜索，直至搜索到第i个结点为止。因此，链表不是随机存取结构
3、查找
算法描述
4、插入
算法步骤
算法描述
5、删除
算法步骤
算法描述
链表的运算时间效率分析
1. 查找:
因线性链表只能顺序存取，即在查找时要从头指针找起，查找的时间复杂度为 O(n)。
2. 插入和删除:
因线性链表不需要移动元素，只要修改指针，一般情况下时间复杂度为 O(1)。
但是，如果要在单链表中进行前插或删除操作，由于要从头查找前驱结点，所耗时间复杂度为 O(n) 。
单链表的建立（前插法）
单链表的建立（前插法）
算法描述
单链表的建立（尾插法）
单链表的建立（尾插法）
算法描述
单链表基本操作的代码实现 [C语言]
总功能代码
#include<stdio.h>
#define OK 1
#define ERROR 0
#define OVERFLOW -2
#define MAXSIZE 100 //最大长度
// 定义参数类型
typedef int Status;
typedef int ElemType;
// 定义线性链表存储结构
typedef struct LNode{
ElemType data; //数据域
struct LNode *next; //指针域
}LNode,*LinkList;
// *LinkList为Lnode类型的指针
//初始化(构造一个空表 )
Status InitList_L(LinkList &L)
{
L = new LNode;
L->next = NULL;
return OK;
}
//销毁
Status DestroyList_L(LinkList &L){
// 定义指针变量
LinkList p;
while(L)
{
p=L;
L=L->next;
delete p;
}
return OK;
}
//清空
Status ClearList(LinkList & L){
// 将L重置为空表
LinkList p,q;
p=L->next; //p指向第一个结点
while(p) //没到表尾
{ q=p->next; delete p; p=q; }
L->next=NULL; //头结点指针域为空
return OK;
}
//求表长
int ListLength_L(LinkList L){
//返回L中数据元素个数
LinkList p;
int i;
p=L->next; //p指向第一个结点
i=0;
while(p){//遍历单链表,统计结点数
i++;
p=p->next; }
return i;
}
//判断表是否为空
int ListEmpty(LinkList L){
//若L为空表，则返回1，否则返回0
if(L->next) //非空
return 0;
else
return 1;
}
//取值（根据位置i获取相应位置数据元素的内容）
//获取线性表L中的某个数据元素的内容
Status GetElem_L(LinkList L,int i,ElemType &e){
LinkList p;
int j;
p=L->next;j=1; //初始化
while(p&&j<i){ //向后扫描，直到p指向第i个元素或p为空
p=p->next; ++j;
}
if(!p || j>i)return ERROR; //第i个元素不存在
e=p->data; //取第i个元素
return OK;
}//GetElem_L
//查找(返回查找元素地址)
//在线性表L中查找值为e的数据元素
LNode *LocateElem_L(LinkList L, ElemType e)
{
LinkList p;
p = L->next;
while (p && p->data != e)
{
p = p->next;
// 返回 L 值为 e 的数据元素的地址，查找失败返回 NULL
return p;
}
return 0;
}
// 查找(返回查找元素序号)
//在线性表L中查找值为e的数据元素
int LocateElem(LinkList L, ElemType e)
{
LinkList p;
int j = 1;
p = L->next;
while (p && p->data != e)
{
p = p->next;
j++;
}
if (p)
{
return j;
}
else
{
return 0;
}
}
//插入
Status ListInsert(LinkList &L, int i, ElemType e)
{
LinkList p = L, s;
int j = 0;
// 寻找第 i-1 个结点
while (p && j < i - 1)
{
p = p->next;
++j;
}
// i 大于表长 +1 或者小于 1
if (!p || j > i - 1)
{
return ERROR;
}
// 生成新结点 s
s = new LNode;
// 将结点 s 的数据域置为 e
s->data = e;
// 将结点 s 插入 L 中
s->next = p->next;
p->next = s;
return OK;
}//ListInsert_L
//删除
Status ListDelete_L(LinkList &L,int i,ElemType &e){
LinkList p,q;
int j;
p=L;j=0;
while(p->next &&j<i-1){//寻找第i个结点，并令p指向其前驱
p=p->next; ++j;
}
if(!(p->next)||j>i-1) return ERROR; //删除位置不合理
q=p->next; //临时保存被删结点的地址以备释放
p->next=q->next; //改变删除结点前驱结点的指针域
e=q->data; //保存删除结点的数据域
delete q; //释放删除结点的空间
return OK;
}//ListDelete_L
//单链表的建立（前插法）
void CreateList_F(LinkList &L,int n){
int i;
LinkList p;
L=new LNode;
L->next=NULL; //先建立一个带头结点的单链表
for(i=n;i>0;--i){
p=new LNode; //生成新结点
//cin>>p->data; //输入元素值
scanf("%d",&p->data);
p->next=L->next;L->next=p; //插入到表头
}
}//CreateList_F
// // 单链表建立(尾插法)
void CreateList_L(LinkList &L, int n)
{
LinkList p, r;
// 正位序输入n 个元素的值，建立带表头结点的单链表L
L = new LNode;
L->next = NULL;
// 尾指针r指向头结点
r = L;
printf("please enter element：");
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
p = new LNode;
scanf("%d", &p->data);
// 插入到表尾
p->next = NULL;
r->next = p;
// r指向新的尾结点
r = p;
}
}
//输出
void printList(LinkList L){
LinkList p;
p = L->next;
while(p){
printf("%d ",p->data);
p=p->next;
}
printf("\\n");
}
void main(){
LinkList L;
ElemType N;
//初始化
InitList_L(L);
//单链表的建立（前插法）
//CreateList_F(L,4);
//printList(L);
// 单链表建立（尾插法）
CreateList_L(L,4);
//printList(L);
// 插入
//ListInsert(L,2,3);
//printList(L);
//删除
ListDelete_L(L,2,N);
printList(L);
//printf("%d\\n",m);
}
前插
void main(){
LinkList L;
//初始化
InitList_L(L);
//单链表的建立（前插法）
CreateList_F(L,4);
printList(L);
}
尾插
void main(){
LinkList L;
//初始化
InitList_L(L);
//单链表的建立（前插法）
//CreateList_F(L,4);
//printList(L);
// 单链表建立（尾插法）
CreateList_L(L,4);
printList(L);
}
插入
void main(){
LinkList L;
//初始化
InitList_L(L);
//单链表的建立（前插法）
//CreateList_F(L,4);
//printList(L);
// 单链表建立（尾插法）
CreateList_L(L,4);
//printList(L);
// 插入
ListInsert(L,2,3);
printList(L);
}
在位置2插入数字3
删除
void main(){
LinkList L;
ElemType N;
//初始化
InitList_L(L);
//单链表的建立（前插法）
//CreateList_F(L,4);
//printList(L);
// 单链表建立（尾插法）
CreateList_L(L,4);
//printList(L);
// 插入
//ListInsert(L,2,3);
//printList(L);
//删除
ListDelete_L(L,2,N);
printList(L);
//printf("%d\\n",m);
}
取值（根据位置i获取相应位置数据元素的内容）
void main(){
LinkList L;
ElemType N;
//初始化
InitList_L(L);
//单链表的建立（前插法）
//CreateList_F(L,4);
//printList(L);
// 单链表建立（尾插法）
CreateList_L(L,4);
//printList(L);
//取值（根据位置i获取相应位置数据元素的内容）
GetElem_L(L,2,N);
printf("%d\\n",N);
}
查找
求表长
printf("链表长度为：%d\\n\\n", ListLength_L(L));
清空、销毁链表、判断是否为空
//判断表是否为空
ListEmpty(L);
//清空链表
ClearList(L);
printf("清空链表之后，");
printf("%d\\n",ListEmpty(L));
//销毁链表
if(DestroyList_L(L)){
printf("链表销毁成功！\\n");
}
2.5.3 循环链表
持续更新中
以上是关于数据结构与算法线性表的链式表示和实现，超详细C语言版的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
数据结构算法C语言实现---2.3线性表的链式表示和实现之单链表
数据结构实验:线性表的顺序表示和链式表示及插入、删除、查找运算