单链表

Posted 2021-11-26 zhuifeng-mayi

其实单链表就像是一个绿皮火车，火车头为单链表的头结点，火车尾为单链表的最后一个节点（节点的指针域指为NULL的节点），而中间的节点，即为车厢，每个车厢（节点）都有其座位（节点的数据域）和连接下一车厢的安全绳（节点的指针域）。

咱们如果想造火车呢，得先设计一下火车每个车厢的结构和火车头。

在造火车前，咱们先看看造火车需要什么原材料吧！然后咱们才能买原材料造火车啊！

#include "stdio.h"    
#include "string.h"
#include "ctype.h"      
#include "stdlib.h"   
#include "io.h"  
#include "math.h"  
#include "time.h"

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */

typedef int Status;/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int ElemType;/* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */

原材料买完了，咱们得先设计一下火车的车厢结构，有的人说怎么不先设计火车头呢？从本人角度来说，火车头和火车厢的构造差不多，车厢咱们造好了，利用车厢在来做火车头被！

typedef struct Node
{
    ElemType data;
    struct Node *next;
}Node;

此时，咱们的车厢做好了，但是忘记了一件事，火车总得有名字吧，比如什么和谐号啊啥的，因此咱们也给车厢起个名字吧！就叫做LinkList吧！

typedef struct Node *LinkList; 

这回咱么该建火车头了！

Status InitList(LinkList *L)
{
    *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 产生头结点,并使L指向此头结点 */
    if (!(*L)) /* 存储分配失败 */
        return ERROR;
    (*L)->next = NULL; /* 指针域为空 */

    return OK;
}

有的人说，车头有了，但是火车头没有连接车厢啊！好吧！接下来咱们来开始连接车厢了，

但有人提出先把第一节的车厢连在火车头，然后让第二节车厢连在第一节车厢末尾，以此类推，这是个好方法，

但又有人说，先把第一节的车厢连在火车头，然后让第二节车厢连在火车头后面，第一节车厢前面，第三车厢连在火车头后面，第二节车厢前面，虽然这么做处于理性逻辑来说，比较费时，但是也是一种方法吧。

咱们先实现第一种方法吧，即第一节的车厢连在火车头，然后让第二节车厢连在第一节车厢末尾，以此类推。我们叫这种方法为尾插法。

/*  随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表L（尾插法） */
void CreateListTail(LinkList *L, int n)
{
    LinkList p, r;
    int i;
    srand(time(0));                      /* 初始化随机数种子 */
    *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* L为整个线性表 */
    r = *L;                                /* r为指向尾部的结点 */
    for (i = 0; i<n; i++)
    {
        p = (Node *)malloc(sizeof(Node)); /*  生成新结点 */
        p->data = rand() % 100 + 1;           /*  随机生成100以内的数字 */
        r->next = p;                        /* 将表尾终端结点的指针指向新结点 */
        r = p;                            /* 将当前的新结点定义为表尾终端结点 */
    }
    r->next = NULL;                       /* 表示当前链表结束 */
}

现在咱们开始实现第二种方法吧！即头插法

/*  随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表L（头插法） */
void CreateListHead(LinkList *L, int n)
{
    LinkList p;
    int i;
    srand(time(0));                         /* 初始化随机数种子 */
    *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
    (*L)->next = NULL;                      /*  先建立一个带头结点的单链表 */
    for (i = 0; i<n; i++)
    {
        p = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /*  生成新结点 */
        p->data = rand() % 100 + 1;             /*  随机生成100以内的数字 */
        p->next = (*L)->next;
        (*L)->next = p;                        /*  插入到表头 */
    }
}

火车刚造完，老板发话了，有领导来乘坐我们的火车，但这位领导比较特殊，有钱，有自己的车厢，咱们为了领导的安全，选择咱们火车的第i节车厢后面加这个车厢，车厢后面在连接剩余的车厢。卧槽！什么破领导，有钱就了不起啊！哎，没办法，只是心里想想而已，最后也得干啊！

/* 初始条件：顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L)， */
/* 操作结果：在L中第i个位置之前插入新的数据元素e，L的长度加1 */
Status ListInsert(LinkList *L, int i, ElemType e)
{
    int j;
    LinkList p, s;
    p = *L;
    j = 1;
    while (p && j < i)     /* 寻找第i个结点 */
    {
        p = p->next;
        ++j;
    }
    if (!p || j > i)
        return ERROR;   /* 第i个元素不存在 */
    s = (LinkList)malloc(sizeof(Node));  /*  生成新结点(C语言标准函数) */
    s->data = e;
    s->next = p->next;      /* 将p的后继结点赋值给s的后继  */
    p->next = s;          /* 将s赋值给p的后继 */
    return OK;
}

领导终于走了，但是老板说，第i节的车厢坏了，需要进行修理，等列车有空，就把它拆下来吧！，妈的，fuck，费事真多！

/* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */
/* 操作结果：删除L的第i个数据元素，并用e返回其值，L的长度减1 */
Status ListDelete(LinkList *L, int i, ElemType *e)
{
    int j;
    LinkList p, q;
    p = *L;
    j = 1;
    while (p->next && j < i)    /* 遍历寻找第i个元素 */
    {
        p = p->next;
        ++j;
    }
    if (!(p->next) || j > i)
        return ERROR;           /* 第i个元素不存在 */
    q = p->next;
    p->next = q->next;            /* 将q的后继赋值给p的后继 */
    *e = q->data;               /* 将q结点中的数据给e */
    free(q);                    /* 让系统回收此结点，释放内存 */
    return OK;
}

总算完活了，但领导又说，你查查咱们现在有多少车厢吧！没办法！活总得干！

/* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：返回L中数据元素个数 */
int ListLength(LinkList L)
{
    int i = 0;
    LinkList p = L->next; /* p指向第一个结点 */
    while (p)
    {
        i++;
        p = p->next;
    }
    return i;
}

刚查完车厢，领导又说，查查第i个车厢是谁在管理！

/* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */
/* 操作结果：用e返回L中第i个数据元素的值 */
Status GetElem(LinkList L, int i, ElemType *e)
{
    int j;
    LinkList p;        /* 声明一结点p */
    p = L->next;        /* 让p指向链表L的第一个结点 */
    j = 1;        /*  j为计数器 */
    while (p && j<i)  /* p不为空或者计数器j还没有等于i时，循环继续 */
    {
        p = p->next;  /* 让p指向下一个结点 */
        ++j;
    }
    if (!p || j>i)
        return ERROR;  /*  第i个元素不存在 */
    *e = p->data;   /*  取第i个元素的数据 */
    return OK;
}

总算做完了，领导又说，小e在哪个车厢啊！好吧！接着干活吧！

/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果：返回L中第1个与e满足关系的数据元素的位序。 */
/* 若这样的数据元素不存在，则返回值为0 */
int LocateElem(LinkList L, ElemType e)
{
    int i = 0;
    LinkList p = L->next;
    while (p)
    {
        i++;
        if (p->data == e) /* 找到这样的数据元素 */
            return i;
        p = p->next;
    }

    return 0;
}

几天之后~因领导管理不善，火车车厢因意外被烧毁，就剩个车头了。哈哈！真开心，总算丫的以后没事了

/* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：将L重置为空表 */
Status ClearList(LinkList *L)
{
    LinkList p, q;
    p = (*L)->next;           /*  p指向第一个结点 */
    while (p)                /*  没到表尾 */
    {
        q = p->next;
        free(p);
        p = q;
    }
    (*L)->next = NULL;        /* 头结点指针域为空 */
    return OK;
}