链表(linked list )

作者: AceKitty | 来源:发表于2016-12-31 10:32 被阅读106次

    定义:

    链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构。

    特点:

    1. n个节点离散分配
    2. 彼此通过指针相连
    3. 每个节点只有一个前驱节点,每个节点有一个后续节点
    4. 首节点没有前驱节点,尾节点没有后续节点

    专业术语:

    首节点:第一个有效的节点
    尾节点:最后一个有效的节点
    头节点:第一个有效节点之前的那个节点,头节点并不存放有效数据,加头节点的目的就是为了方便对链表的操作,头节点的数据类型跟首节点数据类型一样
    头指针:指向头节点的指针变量
    尾指针:指向尾节点的指针变量

    如果要通过一个函数来对链表进行处理,我们至少要接收链表的哪些参数:
    只需要一个参数:头指针 因为我们可以通过头指针可以推算出链表的其他所有信息
    

    分类:

    单链表
    双链表: 每一个节点有两个指针域
    循环链表:能通过任何一个节点找到其他任何节点
    非循环链表
    

    算法:

    遍历,查找,清空,销毁,求长度,排序,删除节点,插入节点

    狭义的算法是与数据存储方式密切相关的
    广义的算法是与数据存储无关
    泛型:利用某种技术达到的效果就是:不同的存储方式,执行的操作是一样的
    

    链表的优缺点:

    优点:空间没有限制,插入删除元素的速度快
    缺点:存储速度慢  
    

    链表的算法实现(C语言)

    #import <Foundation/Foundation.h>
    
    #include <stdlib.h>
    
    //链表节点的定义
    typedef struct Node {
        int data;
        struct Node *pNext;
    } NODE, *PNODE;
    
    //创建节点
    PNODE create_list(void);
    //遍历链表
    void traverse_list(PNODE pNode);
    //判断链表是否为空
    bool is_empty(PNODE pHead);
    //求链表的长度
    int length_list(PNODE);
    //在链表中插入节点
    bool insert_list(PNODE, int, int);
    //在链表中删除节点
    bool delete_list(PNODE, int, int *);
    //链表排序
    void sort_list(PNODE);
    
    int main() {
        PNODE pHead = NULL;
        pHead = create_list();
        
        sort_list(pHead);
        
        insert_list(pHead, 2, 4);
        
        int pVal;
        if (delete_list(pHead, 3, &pVal)) {
            printf("删除成功\n");
        } else {
            printf("删除失败\n");
        }
        
        traverse_list(pHead);
        
        int len = length_list(pHead);
        printf("链表的长度:%d\n", len);
        
        if (is_empty(pHead)) {
            printf("链表为空!\n");
         } else {
            printf("链表不为空!\n");
         }
        
        sort_list(pHead);
        printf("排序后:\n");
        traverse_list(pHead);
        
        return 0;
    }
    
    PNODE create_list(void) {
        int len;
        int i;
        int val;
        PNODE pHead = (PNODE)malloc(sizeof(PNODE));
        if (pHead == NULL)
        {
            printf("分配失败,程序终止!\n");
            exit(-1);
        }
        PNODE pTail = pHead;
        pTail->pNext = NULL;
        
        printf("请输入您需要生成的链表节点的个数:len = ");
        scanf("%d", &len);
        for (i = 0; i < len; ++i) {
            printf("请输入第%d个节点的值", i + 1);
            scanf("%d", &val);
            PNODE pNew = (PNODE)malloc(sizeof(PNODE));
            if (pNew == NULL) {
                printf("分配失败,程序终止!\n");
                exit(-1);
            }
            pNew->data = val;
            pTail->pNext = pNew;
            pNew->pNext = NULL;
            pTail = pNew;
        }
        return pHead;
    }
    
    void traverse_list(PNODE pHead) {
        PNODE p = pHead->pNext;
        while (NULL != p)
        {
            printf("===%d\n", p->data);
            p = p->pNext;
        }
    }
    
    bool is_empty(PNODE pHead) {
        return pHead->pNext == NULL;
    }
    
    int length_list(PNODE pHead) {
        
        PNODE p = pHead->pNext;
        int len = 0;
        while (NULL != p)
        {
            ++len;
            p = p->pNext;
        }
        return len;
    }
    
    void sort_list(PNODE pHead) {
        int i, j, t;
        int len = length_list(pHead);
        PNODE p, q;
        
        for (i = 0, p = pHead->pNext; i < len - 1; ++i, p = p->pNext)
        {
            for (j = i + 1, q = p->pNext; j < len; ++j, q = q->pNext)
            {
                if (p->data > q->data)
                {
                    t = p->data;
                    p->data = q->data;
                    q->data = t;
                }
            }
        }
    }
    //在pHead所指向链表的第pos个节点的前面插入一个新的节点,该节点的值是val,并且该值是从1开始
    bool insert_list(PNODE pHead, int pos, int val) {
        int i = 0;
        PNODE p = pHead;
        while (NULL != p && i < pos - 1)
        {
            p = p->pNext;
            ++i;
        }
        if (i > pos - 1 || NULL == p) {
            return false;
        }
        PNODE pNew = (PNODE)malloc(sizeof(NODE));
        if (NULL == pNew)
        {
            printf("动态分配内存失败!\n");
            exit(-1);
        }
        pNew->data = val;
        PNODE q = p->pNext;
        p->pNext = pNew;
        pNew->pNext = q;
        return true;
    }
    
    bool delete_list(PNODE pHead, int pos, int *pVal) {
        int i = 0;
        PNODE p = pHead;
        while (NULL != p->pNext && i < pos - 1)
        {
            p = p->pNext;
            ++i;
        }
        if (i > pos - 1 || NULL == p->pNext) {
            return false;
        } 
        PNODE q = p->pNext;
        *pVal = q->data;
        //删除p节点后面的节点
        p->pNext = p->pNext->pNext;
        //free(q);
        q = NULL;
        return true;
    }
    

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