数据结构之：链表详解

Posted 2020-07-02 Mr_Lsz

链表是 数据结构中很重要的基础 部分，下面 我通过简单的故事来将链表的内容串起来解释一下，同时也是总结一下自己的学习内容：

故事：

某一天，乐乐，丰丰，呆子，星星，领领，小韦6位小朋友带领着8个小朋友一起去山上玩耍。当玩耍过后，天下起了大雨 ！！于是 14位小朋友赶紧返回，不幸的是山口处山洪暴发。如果想要 过去，14位 小朋友需要连在一起，单个过河的小朋友会被山洪冲走(因为经过试验证明了这一点，而且小韦在试验过程中被洪水冲走了) 。

我们将每位小朋友看做是一个节点。

typedef struct Lnode
{
	int data;    //小朋友数据
	struct Lnode *next;   //指向下一个小朋友的指针
};

建立单链表：

那么要从洪水中过去的话，14位小朋友需要建立一个长队。可以想到，建立长队的方法有两种：

首先我们需要空出来一块场地用来建立我们的长队(所说的建立 一个空链表)

code：

void InitList(LinkList*&L)
{
	L = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));
	L->next = NULL;
}

第一种：乐乐站在第一个，星星站在乐乐 的前面，呆子站在星星的前面……依次排列，这样乐乐会最终站在队尾（这就是头插法建立单链表）。

               1. 2 .3.……丰丰，呆子，星星，乐乐。

code:

void CreateListH(LinkList *&L, int a[], int n)   //头插法建立单链表
{
	LinkList *s;                            //s是要插入的小朋友
	int i;
	L = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList)); //申请空间，
	L->next = NULL;                          //刚开始的时候为空，因为还没有排队。
	for (i = 0; i < n; i++)                 //我们将后来的小朋友插入前面，并让这个的小朋友的手拉着站在他后面的小朋友的衣服
	{
		s->data = a[i];
		s->next = L->next; 
		L->next = s;
	}
}

第二种：乐乐站在第一个，星星 站在乐乐的后面，呆子站在星星的后面，丰丰站在呆子的后面，……其他人依次后排(这就是尾插法建立单链表)。

               乐乐，星星，呆子，丰丰……。

Code：

void  CreateListR(LinkList *&L, int a[], int n)
{
	int i;
	LinkList *s, *r;
	L = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));  //申请空间
	r = L;
	for (i = 0; i < n; i++)      // s是要插入的小朋友，r只是一个临时标记，为了知道现在谁在最后的位置
	{
		s->data = a[i];
		r->next = s;            //将 s小朋友插入r的后面，
		r = s;      //插入后，那么s在最后的位置，让其成为标记。因为我们需要知道谁在最后面，方面下次的插入操作
	}
	r->next = L->next;             //队伍建立完成后，最后  队尾节点为 NULL；
}

那么现在队伍建立完成了，可以过河了，小朋友们都很高兴（其实 一点都不高兴）。

这个时候小韦竟然回来了，小朋友们都很高兴他还 或活着，选举他当了队长 。由于小韦刚回来 ，对队伍的情况 不是 很了解，他想要知道队伍有多少人，于是他从队伍的头到尾进行了查数：

（单链表中数据 节点 的个数）

code：

int ListLength(LinkList *L)
{
	int ans = 0;
	LinkList *p = L;     //小韦学长找到了队伍头部 
	while (p->next != NULL)   //直到尾部，看到一个小朋友 就ans++；
	{
		ans++;
		p = p->next;
	}
	return ans;
}

但是 悲剧的是，小韦由于智商有限，只能数到10，就不会数了。于是他想了一个方法，让队伍中的小朋友从头到尾 说出自己的名字、信息：

（输出节点存储的信息）：

code：

void CoutList(LinkList *L)
{
	LinkList *p = L->next;  //从 有效节点开始
	while (p != NULL)
	{
		printf("%d", p->data);  //小朋友喊出自己的信息
		p = p->next;          //换下一个小朋友
	}
}

由于小韦只能数到10，造成队伍中的星星的嘲笑，并给他 起了个外号：小白。站在队伍头部的小韦很是气愤，气愤中的小韦突然就知道怎么数10以后的数字了。于是他查了一下嘲笑他的小朋友的位置，给他起外号报复：

修改某个节点的数据信息 ：

code：

bool ChangeInfo(LinkList *&L, int i, int &e)    //小韦查到了星星的位置，想好了外号
{
	int j = 0;
	LinkList *p = L;
	while (j < i && p != NULL)                  //如果是不在数据范围内，说明小韦的数学真的很菜
	{
		j++;
		p = p->next;
	}
	if (p == NULL)
		return false;
	else
	{
		p->data = e;                         //如果找到了i位置上的星星，小韦就把他想好的外号赋予星星
		return true;
	}
}

由于小韦的行为，使得某个位置上的乐乐表现的很气愤。于是小韦查了乐乐的位置，并行使了队长权利将其踢出了队伍（因为 小韦知道乐乐未来会是一位IT大神，要让乐乐挂掉先）。

删除某个节点：

bool ListDelete(LinkList *&L, int i)    //找到乐乐的位置
{
	int j = 0;
	LinkList *p = L, *q;
	while (j < i - 1 && p != NULL)   
	{
		j++;
		p = p->next;
	}
	if (p == NULL)                  //如果找错了，不存在i节点，说明小韦的 数学是体育老师教的，
		return false;
	else
	{
		q = p->next;             //如果找到了乐乐，把乐乐一觉踹出队伍，再让乐乐前面的小朋友的手拉着乐乐后面 的小朋友的衣服
		if (q == NULL)
		{
			return false;
		}
		p->next = q->next;        
		free(q);
		return true;
	}
}

杂七杂八的事情终于弄完了，于是 小韦也归队。（因为他 不想再单独被冲走了）

插入数据元素：

code：

bool ListInsert(LinkList *&L, int i, int e)  //小韦在某个位置上插入队伍
{
	int j = 0;
	LinkList *p = L, *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;
	}
}

那么 现在开始过河了，由于河水  突然猛涨，小韦学长竟然又被冲走了。小伙伴们需要抓的更紧点，于是它们退回来重新 建队。并将抓衣服的方式 更改了一下：让前一个小朋友的手抓住后一个小朋友的衣服，后一个小朋友的手抓住他前面的小朋友的衣服。即（双链表）

相应的此时建双链表的方法也有两种，与建立单链表过程相似，只需要加一个前驱结点即可：

code：

typedef struct Lnode
{
	int data;
	struct Lnode *prior;  //前驱节点
	struct Lnode *next;   //后继节点
}LinkList;

第一种建立方式头插法（与单链表头插法相似）：

code：

void CreateList_F(LinkList *&L, int a[], int n)
{
	LinkList *s;
	int i;
	L = (LinkList*)malloc(sizeof(LinkList));
	L->prior = L->next = NULL;
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		s = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));
		s->data = a[i];
		s->next = L->next;
		if (L->next != NULL)
		{
			L->next->prior = s;
		}
		L->next = s;
		s->prior = L;
	}
}

尾插法建立 双链表：

code:

void CreatList_R(LinkList *&L, int a[], int n)
{
	int i;
	LinkList *s, *r;
	r = L;
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		s = (LinkList*)malloc(sizeof(LinkList));
		s->data = a[i];
		r->next = s;
		s->prior = r;
	}
	r->next = L->next;
}

经过好多坎坷，终于到达的河的对岸，于是小伙伴们 手拉手围成一个圈，兴高采烈的哭了起来。

循环链表：

循环链表 只是将链表 的尾部节点的 next指向了链表 的开头L；

下面我总结下代码：

单链表：

typedef struct Lnode    //数据节点
{
	int data;
	struct Lnode *next;
}LinkList;


void InitList(LinkList *&L)   //创建空的单链表
{
	L = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));
	L->next = NULL;
}


void CreateListH(LinkList *&L, int a[], int n)    //头插法建立单链表
{
	LinkList *s;                                    
	int i;
	L = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));   L是 链表的头
	L->next = NULL;                             
	for (i = 0; i < n; i++)                   //将数据插入链表头（L）的后面
	{
		s->data = a[i];
		s->next = L->next;               //即：s指向 L的 指向，L指向s；
		L->next = s;
	}
}

  
void  CreateListR(LinkList *&L, int a[], int n)  //尾插法建立单链表
{
	int i;
	LinkList *s, *r;
	L = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));  //申请空间。开始时L虽然是表头 ，同时也是尾
	r = L;
	for (i = 0; i < n; i++)      //              //将下一个 数据插入队尾的后面，再让该数据成为新的队尾
	{
		s->data = a[i];
		r->next = s;            //r就是队尾部，将 s插入r的后面，
		r = s;                 //插入后，那么s在最后的位置，让其成为标记。现在s就是新的队尾
	}
	r->next = L->next;             //队伍建立完成后，最后  队尾节点为 NULL；
}
</pre><pre code_snippet_id="1630697" snippet_file_name="blog_20160331_15_6131477" name="code" class="cpp">
int ListLength(LinkList *L)                  //返回单链表的长度
{
	int ans = 0;
	LinkList *p = L;                         //(要注意是LinkList * p = L)
	while (p->next != NULL)                 //如果 下一个节点不为空，肯定是有数据存储的，于是ans++；
	{
		ans++;
		p = p->next;
	}
	return ans;
}


void CoutList(LinkList *L)                    //输出每个节点的信息
{
	LinkList *p = L->next;                 //从头开始（要注意是LinkList *p = L->next）
	while (p != NULL)                       //如果当前节点不为空，则 输出信息
	{
		printf("%d", p->data);
		p = p->next;
	}
}


bool GetElem(LinkList *&L, int i, int &e)             //修改某个位置上的数据信息
{
	int j = 0;
	LinkList *p = L;
	while (j < i && p != NULL)                          //如果没有遍历到i-1并且链表没有结束
	{
		j++;                                        //接着找
		p = p->next;
	}
	if (p == NULL)                                         //如果结束时是因为链表结束了，则说明 i超出了范围
		return false;
	else                                                     //否则，修改信息
	{
		p->data = e;
		return true;
	}
}

bool ListDelete(LinkList *&L, int i)                          //删除某个节点
{
	int j = 0;
	LinkList *p = L, *q;
	while (j < i - 1 && p != NULL)
	{
		j++;
		p = p->next;
	}
	if (p == NULL)
		return false;
	else                                                  //如果找到了该节点，
	{
		q = p->next;                                  //那么让当前节点的后记节点指向它后面 的后面，就相当于把 这个节点隔出来了
		if (q == NULL)
		{
			return false;
		}
		p->next = q->next;
		free(q);
		return true;
	}
}

bool ListInsert(LinkList *&L, int i, int e)               //  插入节点
{
	int j = 0;
	LinkList *p = L, *s;
	while (j < i - 1 && p != NULL)
	{
		j++;
		p = p->next;
	}
	if (p == NULL)
		return false;
	else                                              //如果  找到位置，先让要插入的s节点指向当前节点的后继，并让当前节点的后继指向s。
	{
		s = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));
		s->data = e;
		s->next = p->next;
		p->next = s;
		return true;
	}
}

双链表：

typedef struct Lnode   //双链表节点
{
	int data;
	struct Lnode *prior;
	struct Lnode *next;
}LinkList;




void CreateList_F(LinkList *&L, int a[], int n)   //头插法建立双链表
{
	LinkList *s;
	int i;
	L = (LinkList*)malloc(sizeof(LinkList));
	L->prior = L->next = NULL;                  //首先头部节点的next 和prior为空
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		s = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList)); 
		s->data = a[i];
		s->next = L->next;
		if (L->next != NULL)                     //如果头部节点的next不为空，那么L的下个节点的prior必须要指向s
		{
			L->next->prior = s;
		}
		L->next = s;                              //L的 next指向 s，s的 前驱节点指向L。
		s->prior = L;
	}
}




void CreatList_R(LinkList *&L, int a[], int n)  尾插法建立双链表
{
	int i;
	LinkList *s, *r;
	r = L;
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		s = (LinkList*)malloc(sizeof(LinkList));  //只需要 让新加入的节点  的前驱节点指向当时队尾即可，不用 考虑头部L，因为是 尾插法。
		s->data = a[i];
		r->next = s;
		s->prior = r;
	}
	r->next = L->next;
}

循环链表  的就不写了，因为只需要 让尾节点和头结点关联上就行了，不过要注意双链表循环和单链表循环是有一定区别的。但是本质不变。

希望  这篇文章 可以 帮助你更好的理解或者复习链表操作 。

如有错，请留言。