数据结构 链表_单链表的接口定义

Posted 2020-10-14 DreamGo

链表可以说是一种最为基础的数据结构。链表由一组元素以一种特定的顺序组合或链接而成，在维护数据的集合时很有用。这一点同我们常用的数组很相似。然而，链表在很多情况下比数组更有优势。特别是在执行插入和删除操作时链表拥有更高的效率。链表需要动态的开辟存储空间，也就是存储空间是在程序运行时分配的。由于在很多应用中数据的大小在编译时并不能确定，因此这种动态分配空间的特性也是链表的一个优点。

单链表介绍

单链表（简称为链表）由各个元素之间通过一个指针彼此链接起来而组成。每个元素包含两个部分：数据成员和一个称为next的指针。通过采用这种二成员的结构，将每个元素的next指针设置为指向其后面的元素（见图1）。最后一个元素的next指针设置为NULL，简单的表示链表的尾端。链表开始处的元素是“头”，链表未尾的元素称为尾。

要访问链表中的某个元素，从链表头开始，通过next指针从一个元素到另一个元素连续地遍历直到找到所需要的那个元素为止。以单链表来说，只能以一个方向进行遍历：从头到尾，因为每个元素并没有维护指向其前一个元素的链接。

从概念上说，可以把链表想象成一系列连续的元素。然而，由于这些元素是动态分配的（在C语言中调用malloc），因此很重要的一点是，切记这些元素通常实际上都是分散在内存空间中的（见图2）。元素与元素之前的链接关系只是为了确保所有的元素都可以访问到。带着这种思考，我们将会看到当维护元素之间的链接信息时需要特别小心。如果我们错误地丢失了一个链接，则从这个位置开始，往后的所有元素都无法访问到了。“你的弱点有多弱，你的强度就有多强”，非常适用于描述链表的特点。

单链表接口的定义

list_init  

---

void list_init(List *list,void (*destroy)(void *data));

返回值 无

描述  初始化由list指定的链表。

该函数必须在链表做其他操作之前调用。当调用list_destroy时，destroy参数提供了一种释放动态分配的数据的方法。例如，如果链表包含采用malloc动态分配的数据，当链表被销毁时，destroy应该设置为free用来释放数据。对于包含好几个动态分配成员的结构化数据，destroy应该设置为一个用户自定义的析构函数，通过对每一个动态分配的成员以及对结构体自身调用free来释放数据。如果链表包含不应该释放的数据，destroy应该设置为null。

复杂度   O(1)

list_destroy

---

void list_destroy(List *list);

返回值 无

描述  销毁由参数list指定的链表。

调用list_destroy后任何其他的操作都不允许执行，除非再次调用list_init。list_destroy将链表中所有的元素都移除，如果传给list_init的参数destroy不为null，则移除链表中每个元素时都调用该函数一次。

复杂度  O(n)，n代表链表中的元素个数

list_ins_next

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int list_ins_next(List *list,ListElmt *element,const void *data);

返回值  如果插入元素成功则返回0，否则返回-1.

描述  在list指定的链表中element后面插入一个新元素。

如果element设置为NULL，则新元素插入链表头部。新元素包含一个指向data的指针，因此只要该元素还在链表中，data所引用的内存空间就应该保持合法。管理data所引用的存储空间是调用者的责任。

复杂度  O(1)

list_rem_next

---

 

int list_rem_next(List *list,ListElmt *element,void **data);

返回值  如果移除元素成功则返回0，否则返回-1.

描述  移除由list指定的链表中element后面的那个元素。

如果element被设置为NULL，则移除链表头元素。调用返回后，data指向已移除元素中存储的数据。由调用者负责管理data所引用的存储空间。

复杂度  O(1)

list_size

---

 

int list_size(const List *list);

返回值  链表中元素的个数。

描述  这是一个宏，用来计算由参数list指定的链表中的元素的个数。

复杂度  O(1)

list_head

---

 

ListElmt *list_head(const List *list);

返回值  指向链表中头元素的指针。

描述  这是一个宏，返回由参数list指定的链表中头元素的指针。

复杂度  O(1)

list_tail

---

 

ListElmt *list_tail(const List *list);

返回值  指向链表中尾元素的指针。

描述  这是一个宏，返回由参数list指定的链表中尾元素的指针。

复杂度  O(1)

list_is_head

---

 

int list_is_head(const ListElmt *element);

返回值  如果element所指定的元素是链表头结点则返回1，否则返回-1.

描述  这是一个宏，用来判断由element所指定的元素是否是链表的链表头结点。

复杂度  O(1)

 

list_is_tail

---

 

int list_is_tail(const ListElmt *element);

返回值  如果element所指定的元素是链表尾结点则返回1，否则返回-1.

描述  这是一个宏，用来判断由element所指定的元素是否是链表的链表尾结点。

复杂度  O(1)

list_data

---

 

void  *list_data(const ListElmt *element);

返回值   节点中保存的数据。

描述  这是一个宏，返回由element所指定的链表节点元素中保存的数据。

复杂度  O(1)

list_next

---

 

ListEmlt *list_next(const ListElmt *element);

返回值  返回由element所指定的节点的下一个节点。

描述  这是一个宏，返回链表中由element所指定的结点的下个节点。

复杂度  O（1）