浅谈数据结构之线性表链式存储

Posted 2020-08-21 连城无忧

　　前面我们所讲的线性表的顺序存储结构，它是有优缺点，最大的缺点是插入与删除时需移动大量的元素，这显然需要耗费许多时间。这时，我们就引入线性表的链式存储结构，它的特点是：用一组任意的存储单元存储线性表的数据元素，这组存储单元可以是连续的，也可以是不连续的。这就意味着，这些数据可以存在内存中未被占用的任意位置上，即当线性表进行插入与删除时就不需要移动大量的元素了，节约了时间。

　　链式结构中，除了需要存储数据元素的信息外，还要存储它的后继元素的存储地址。我们把存储数据元素信息的域称为数据域，把存储直接后继位置的域称为指针域。这两部分信息组成数据元素的存储映像，称为“结点”；n个结点链接成一个链表，我们称之为“单链表”。注意：链表的第一个结点的存储位置叫做头指针，整个链表的存取是从头指针开始的；同时我们规定链表的最后一个结点指针为“空”(通常用“NULL”表示)。有时，为了方便对链表进行操作，在单链表的第一个结点前附设一个结点，称为“头结点”，头结点的数据域可以不用存储任何信息，指针域存储指向第一个节点的指针。对于一个单链表来说，进行一系列插入、删除、初始化、置空等操作是非常重要的。下面，我们来看看单链表是如何进行插入与删除等操作，具体操作源代码如下所示：  

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <stdlib.h>
  3 
  4 #define OK 1
  5 #define ERROR 0
  6 #define TRUE 1
  7 #define FALSE 0
  8 
  9 #define MAXSIZE 100         /* 存储空间初始分配量 */
 10 
 11 typedef int Status;         /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
 12 typedef int ElemType;       /* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */
 13 
 14 
 15 Status visit(ElemType c)
 16 {
 17     printf("%d ",c);
 18     return OK;
 19 }
 20 
 21 typedef struct Node
 22 {
 23     ElemType data;
 24     struct Node *next;
 25 }Node;
 26 typedef struct Node *LinkList;          /* 定义LinkList */
 27 
 28 /* 初始化顺序线性表 */
 29 Status InitList(LinkList *L) 
 30 { 
 31     *L=(LinkList)malloc(sizeof(Node));  /* 产生头结点,并使L指向此头结点 */
 32     if(!(*L))                           /* 存储分配失败 */
 33             return ERROR;
 34     (*L)->next=NULL;                    /* 指针域为空 */
 35 
 36     return OK;
 37 }
 38 
 39 /* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：将L重置为空表 */
 40 Status ClearList(LinkList *L)
 41 { 
 42     LinkList p,q;
 43     p=(*L)->next;           /*  p指向第一个结点 */
 44     while(p)                /*  没到表尾 */
 45     {
 46         q=p->next;
 47         free(p);
 48         p=q;
 49     }
 50     (*L)->next=NULL;        /* 头结点指针域为空 */
 51     return OK;
 52 }
 53 
 54 /* 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 */
 55 int ListLength(LinkList L)
 56 {
 57     int i=0;
 58     LinkList p=L->next;     /* p指向第一个结点 */
 59     while(p)                        
 60     {
 61         i++;
 62         p=p->next;
 63     }
 64     return i;
 65 }
 66 
 67 /* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */
 68 /* 操作结果：用e返回L中第i个数据元素的值 */
 69 Status GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e)
 70 {
 71     int j;
 72     LinkList p;         /* 声明一结点p */
 73     p = L->next;        /* 让p指向链表L的第一个结点 */
 74     j = 1;              /*  j为计数器 */
 75     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 */
 76     {   
 77         p = p->next;    /* 让p指向下一个结点 */
 78         ++j;
 79     }
 80     if ( !p || j>i ) 
 81         return ERROR;   /*  第i个元素不存在 */
 82     *e = p->data;       /*  取第i个元素的数据 */
 83     return OK;
 84 }
 85 
 86 /* 初始条件：顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L)， */
 87 /* 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 */
 88 Status ListInsert(LinkList *L,int i,ElemType e)
 89 { 
 90     int j;
 91     LinkList p,s;
 92     p = *L;   
 93     j = 1;
 94     while (p && j < i)     /* 寻找第i个结点 */
 95     {
 96         p = p->next;
 97         ++j;
 98     } 
 99     if (!p || j > i) 
100         return ERROR;      /* 第i个元素不存在 */
101     s = (LinkList)malloc(sizeof(Node));  /*  生成新结点(C语言标准函数) */
102     s->data = e;  
103     s->next = p->next;     /* 将p的后继结点赋值给s的后继  */
104     p->next = s;           /* 将s赋值给p的后继 */
105     return OK;
106 }
107 
108 /* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */
109 /* 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 */
110 Status ListDelete(LinkList *L,int i,ElemType *e) 
111 { 
112     int j;
113     LinkList p,q;
114     p = *L;
115     j = 1;
116     while (p->next && j < i)    /* 遍历寻找第i个元素 */
117     {
118         p = p->next;
119         ++j;
120     }
121     if (!(p->next) || j > i) 
122         return ERROR;           /* 第i个元素不存在 */
123     q = p->next;
124     p->next = q->next;          /* 将q的后继赋值给p的后继 */
125     *e = q->data;               /* 将q结点中的数据给e */
126     free(q);                    /* 让系统回收此结点，释放内存 */
127     return OK;
128 }
129 
130 /* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
131 /* 操作结果：依次对L的每个数据元素输出 */
132 Status ListTraverse(LinkList L)
133 {
134     LinkList p=L->next;
135     while(p)
136     {
137         visit(p->data);
138         p=p->next;
139     }
140     printf("\n");
141     return OK;
142 }
143 
144 int main()
145 {        
146     LinkList L;
147     ElemType e;
148     Status i;
149     int j,k;
150     
151     i=InitList(&L);
152     printf("1.初始化L后：ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
153     
154     for(j=1;j<=6;j++)
155             i=ListInsert(&L,1,j);
156     printf("2.在L的表头依次插入1～6后：L.data=");
157     ListTraverse(L); 
158     printf("ListLength(L)=%d \n",ListLength(L));
159 
160     i=ClearList(&L);
161     printf("3.清空L后：ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
162     
163     for(j=1;j<=10;j++)
164             ListInsert(&L,j,j);
165     printf("4.在L的表尾依次插入1～10后：L.data=");
166     ListTraverse(L); 
167     
168     ListInsert(&L,1,0);
169     printf("5.在L的表头插入0后：L.data=");
170     ListTraverse(L); 
171     printf("ListLength(L)=%d \n",ListLength(L));
172 
173     j=5;
174     ListDelete(&L,j,&e); 
175     printf("7.删除第%d个的元素值为：%d\n",j,e);
176     printf("依次输出L的元素：");
177     ListTraverse(L);
178     
179     ListInsert(&L,5,4);
180     printf("8.插入第5个元素值后，依次输出L的值：L.data=");
181     ListTraverse(L); 
182     
183     return 0;
184 }