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数据结构与算法之线性表的链式表示和实现

数据结构与算法之线性表的链式表示和实现

作者: LiChangBao | 来源:发表于2017-08-17 21:35 被阅读0次

理清概念：
头指针：链表如果存在头结点则指向头结点，否者指向首结点。
头结点：为了方便对链表的操作而引入的一个结点，数据域一般不存储有效数据。
首结点：链表的第一个有效结点。
尾节点：链表的最后一个有效结点。

<使用头结点>

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include<stdlib.h>

typedef struct Ndoe{

    int data;
    struct Ndoe *next;

} Linklist;

bool InitList(Linklist** L)//构造一个空的线性表(跨函数使用内存，需要注意！)
{

    (*L) = (Linklist *)malloc(sizeof(Linklist));//创建头结点

    if((*L)==NULL)
        return false;

    (*L)->next = NULL;//"->的优先级高于*，所以*L->next = NULL会报错！"
    
    return true;

}

void DestoryList(Linklist *L)//销毁线性表(包括头结点)
{
    Linklist *p;

    while(L)
    {
        p = L->next;
        free(L);
        L = p;
    }
}

void ClearList(Linklist *L)//将线性表清空（不包括头结点）
{
    Linklist *p,*q;

    p = L->next;//让p指向第一个结点

    while(p)
    {
        q = p->next;
        free(p);
        p = q;
    }
    L->next = NULL;//不要忘了
}

bool ListEmpty(Linklist *L)//判断线性表是否为空
{
    if(L->next==NULL)
    {
        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
}

int ListLength(Linklist *L)//返回线性表中数据元素个数
{
    int i = 0;
    Linklist *p;

    p = L->next;//头结点不作为链表的有效元素(p此时指向首节点)

    while(p)
    {
        i++;
        p = p->next;
    }

    return i;
}

int GetElem(Linklist *L,int item)//返回线性表第item个元素的值
{
    Linklist *p;
    int i;

    p = L->next;//让p指向第一个有效结点

    for(i=1;i<item;i++)
    {
        if(p!=NULL){

            p = p->next;
        }
        else{

            printf("指定查询的位置不存在!\n");
            return -1;
        }
    }
    
    if(p!=NULL){//此步别忘了（循环语句中的判断只能保证item-2步时的p不为空，但不能保证item-1）

        return p->data;
    }
    return -1;
}

int LocateElem(Linklist *L,int item)//返回线性表第一个与给定参数匹配的元素的位序，不存在则返回0
{
    Linklist *p;
    int i = 0;
    
    p = L->next;//让p指向第一个有效结点 

    while(p)
    {
        i++;

        if(p->data==item)
            return i;

        p = p->next;
    }
    
    return 0;//表示返回指定位置元素失败
}

int PriorElem(Linklist *L,int item)//返回线性表中，指定参数的前驱
{
    Linklist *p,*before;
    
    p = L->next;//p此时指向第一个有效元素

    while(p->next)//从第二有效元素开始遍历（第一有效元素的数据域即使和item相等，也不存在前驱。）
    {
        before = p;
        p = p->next;//p此时指向第二个有效元素

        if(p->data==item)
            return before->data;

        //p = p->next;//易错点
    }
    
    return -1;//表示指定参数不存在前驱
}

int NextElem(Linklist *L,int item)//返回线性表中，指定参数的后继
{
    Linklist *p,*tail;
    
    p = L->next;//p此时指向第一个有效元素

    while(p->next)//从第二有效元素开始遍历（如果第二元素不存在，第一个元素谈不上有后继）
    {
        tail = p->next;

        if(p->data==item)//最后一个元素是不存在后继的
            return tail->data;

        p = tail;
    }
    
    return -1;//表示指定参数不存在后继
}

bool ListInsert(Linklist *L,int loc,int item)//向线性表指定位置插入元素
{
    Linklist *p,*New;
    int i=1;

    p = L;
    
    if(L==NULL||loc>ListLength(L)+1||loc<1)//插入位置不合理的几种情况
        return false;
    
    while(i<loc)//获取要插入位置的前一个位置的地址
    {
        p = p->next;
        i++;
    }

    New = (Linklist *)malloc(sizeof(Linklist));
    New->data = item;
    New->next = p->next;
    p->next = New;
    return true;
}

bool ListDelete(Linklist *L,int loc,int *e)//删除线性表第i个位置的元素，并把删除元素返回
{
    Linklist *p,*q;
    int i=1;

    p = L;
    
    if(L==NULL||loc>ListLength(L)||loc<1)
        return false;

    while(i<loc)//获取第loc-1位置地址
    {
        p = p->next;
        i++;
    }

    q = p->next;//指向loc位置
    (*e) = q->data;
    p->next = q->next;
    free(q);

    return true;
}

void ListTraverse(Linklist *L)//将线性表进行遍历
{
    Linklist *p;

    p = L->next;

    while(p)
    {
        printf("%d ",p->data);
        p = p->next;
    }
    printf("\n");
}

int main()
{

    Linklist* head;//声明头指针
    int i,e;
    
    if(!InitList(&head))//初始化线性表
    {
        printf("抱歉，单链表创建失败！\n");
    }
    
    for(i=1;i<=13;i++)//向线性表中插入新元素
    {
        if(!ListInsert(head,i,i))
        {
            printf("插入失败\n");
            return 0;
        }
    }
    ListInsert(head,2,6666);

    ListTraverse(head);//遍历线性表
    //DestoryList(head);//销毁线性表（破坏表结构）
    //ListTraverse(head);//遍历线性表
    //ClearList(head);/清空线性表（不破坏表结构）

    ListDelete(head,2,&e);//删除线性表指定位置元素
    printf("线性表被删除的元素是：%d\n",e);
    printf("执行删除操作后的线性表:");
    ListTraverse(head);//遍历线性表

    if(PriorElem(head,3)!=-1)//获取值为3的元素的前驱
    {
        printf("元素3的前驱为：%d\n",PriorElem(head,3));
    }
    else
    {
        printf("查询的元素可能不存在或者位于线性表的第一个位置不存在前驱！\n");
    }
    
    if(NextElem(head,3)!=-1)//获取值为3的元素的后继
    {
        printf("元素3的后继为：%d\n",NextElem(head,3));
    }
    else
    {
        printf("查询的元素可能不存在或者位于线性表的最后一个位置不存在后继！\n");
    }
    
    if(LocateElem(head,3)!=0)//查询指定元素在线性表中的位置
    {
        printf("值为3的元素在线性表中的位置：%d\n",LocateElem(head,3));
    }
    else
    {
        printf("你所查询的元素不存在\n");
    }

    return 0;
}

<不带头结点>

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include<stdlib.h>

typedef struct Ndoe{

    int data;
    struct Ndoe *next;

} Linklist;

void InitList(Linklist** L)
{
    (*L)=NULL;//头指针置空（因为此时并未创建任何一个有效结点）
    
}

void DestoryList(Linklist *L)//销毁线性表
{
    Linklist *p;

    while(L)
    {
        p = L;
        L=L->next;//就放在此处，不要乱动！
        free(p);
    }

}

void ClearList(Linklist *L)//将线性表清空（由于不包含头结点，故和DestoryList方法一样）
{
    Linklist *p;

    while(L)
    {
        p = L;
        L=L->next;
        free(p);
    }
}

bool ListEmpty(Linklist *L)//判断线性表是否为空
{
    if(L==NULL)
    {
        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
}

int ListLength(Linklist *L)//返回线性表中数据元素个数
{
    int i = 0;
    Linklist *p;

    p = L;

    while(p)
    {
        i++;
        p = p->next;
    }

    return i;
}

int GetElem(Linklist *L,int item)//返回线性表第item个元素的值
{
    Linklist *p;
    int i;

    p = L;

    for(i=1;i<item;i++)
    {
        if(p!=NULL)
            p = p->next;
        else{
            printf("指定查询的元素不存在!\n");
            return -1;
        }
    }
    
    if(p==NULL)//这步判断很重要
        return -1;

    return p->data;
}

int LocateElem(Linklist *L,int item)//返回线性表第一个与给定参数匹配的元素的位序，不存在则返回-1
{
    Linklist *p;
    int i = 0;
    
    p = L;

    while(p)
    {
        i++;

        if(p->data==item)
            return i;

        p = p->next;
    }
    
    return -1;//表示返回指定位置元素失败
}

int PriorElem(Linklist *L,int item)//返回线性表中，指定参数的前驱
{
    Linklist *p,*before;
    
    p = L;

    while(p->next)
    {
        before = p;
        p = p->next;//p此时指向第二个有效元素

        if(p->data==item)
            return before->data;

        //p = p->next;
    }
    
    return -1;//表示返回指定位置元素失败
}

int NextElem(Linklist *L,int item)//返回线性表中，指定参数的后继
{
    Linklist *p,*tail;
    
    p = L;

    while(p->next)
    {
        tail = p->next;//只要能进循环，tail是不可能为空的，所以此处不用担心tail为空的情况。
        
        if(p->data==item)//最后一个元素是不存在后继的
            return tail->data;

        p = tail;
    }
    
    return -1;//表示返回指定位置元素失败
}

bool ListInsert(Linklist **L,int loc,int item)//向线性表指定位置插入元素（可以体会一下使用头结点的好处）
{
    Linklist *p,*New,*before;
    int i=1;
    p = *L;

    if(loc>ListLength(*L)+1||loc<1)
    {
        return false;
    }

    New = (Linklist *)malloc(sizeof(Linklist));
    New->data = item;

    if(loc==1){

        New->next = *L;
        *L = New;
    }
    else{

        while(i<loc)
        {
            i++;
            before = p;
            p = p->next;
        }
        New->next = p;
        before->next = New;
    }

    return true;
}

bool ListDelete(Linklist *L,int loc,int *e)//删除线性表第i个位置的元素，并把删除元素返回
{
    Linklist *p,*before;
    int i=1;
    p = L;

    if(L==NULL||loc>ListLength(L)||loc<1)
        return false;

    if(loc==1){

        L = p->next;
        *e = p->data;
        free(p);

    }
    else{

        while(i<loc)
        {
            i++;
            before = p;
            p = p->next;
        }
        
        before->next = p->next;
        *e = p->data;
        free(p);
    }

    return true;
}

void ListTraverse(Linklist *L)//将线性表进行遍历
{
    Linklist *p;

    p = L;

    while(p)
    {
        printf("%d ",p->data);
        p = p->next;
    }
    printf("\n");
}

int main()
{

   Linklist* L;
    int i,e;

    InitList(&L);
    
    for(i=1;i<=13;i++)//向线性表中插入新元素
    {
        if(!ListInsert(&L,i,i))
        {
            printf("插入失败\n");
        }
    }
    //ListInsert(L,2,6666);

    ListTraverse(L);//遍历线性表
    //DestoryList(&L);//销毁线性表（破坏表结构）
    //ListTraverse(L);//遍历线性表
    //ClearList(L);/清空线性表（不破坏表结构）

    ListDelete(L,2,&e);//删除线性表指定位置元素
    printf("线性表被删除的元素是：%d\n",e);
    printf("执行删除操作后的线性表:");
    ListTraverse(L);//遍历线性表

    if(PriorElem(L,3)!=-1)//获取值为3的元素的前驱
    {
        printf("元素3的前驱为：%d\n",PriorElem(L,3));
    }
    else
    {
        printf("查询的元素可能不存在或者位于线性表的第一个位置不存在前驱！\n");
    }
    
    if(NextElem(L,3)!=-1)//获取值为3的元素的后继
    {
        printf("元素3的后继为：%d\n",NextElem(L,3));
    }
    else
    {
        printf("查询的元素可能不存在或者位于线性表的最后一个位置不存在后继！\n");
    }
    
    if(LocateElem(L,3)!=0)//查询指定元素在线性表中的位置
    {
        printf("值为3的元素在线性表中的位置：%d\n",LocateElem(L,3));
    }
    else
    {
        printf("你所查询的元素不存在\n");
    }

    return 0;
}

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