链表的创建、遍历、删除、插入和清空

一、链表的概念

  链表是一种物理存储结构上非连续，非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。

二、链表和数组的区别：

1、数组静态分配内存，链表动态分配内存。

2、数组在内存中是连续的，链表是不连续的。

3、数组利用下标定位，查找的时间复杂度是O(1)，链表通过遍历定位元素，查找的时间复杂度是O(N)。

4、数组插入和删除需要移动其他元素，时间复杂度是O(N)，链表的插入或删除不需要移动其他元素，时间复杂度是O(1)。

数组的优点

1、随机访问性比较强，可以通过下标进行快速定位。

2、查找速度快

数组的缺点

1、插入和删除的效率低，需要移动其他元素。

2、会造成内存的浪费，因为内存是连续的，所以在申请数组的时候就必须规定七内存的大小，如果不合适，就会造成内存的浪费。

3、内存空间要求高，创建一个数组，必须要有足够的连续内存空间。

4、数组的大小是固定的，在创建数组的时候就已经规定好，不能动态拓展。

 

链表的优点

1、插入和删除的效率高，只需要改变指针的指向就可以进行插入和删除。

2、内存利用率高，不会浪费内存，可以使用内存中细小的不连续的空间，只有在需要的时候才去创建空间。大小不固定，拓展很灵活。

链表的缺点

查找的效率低，因为链表是从第一个节点向后遍历查找。

 

单链表和双链表

三、链表环问题

判断是否有环

  定义一个快指针和一个慢指针，快指针一次走两步，慢指针一次走两步，会出现两种情况，情况一指针走到了空的位置，那就说明这个链表不带环。情况二两个指针相遇，说明这个链表带环。

获得入环节点

  如果不考虑空间复杂度，可以使用一个map来记录走过的节点，这个指针一直向后遍历如果遇到空，说明这个链表不带环，也就没有入环节点，如果没有遇到空，如果遇到第一个在map中存在的节点，就说明回到了出发点，这个节点就是环的入口节点。如果不建立额外的空间，先使用快慢指针判断这个链表是否有环，如果有环将相遇节点记录，然后一个指针从链表的起始位置开始一次走一步，另一个指针从记录的节点开始一次走一步，当两个节点再次相遇，这个相遇节点就是环的入口节点。

以上转载自https://blog.csdn.net/Shuffle_Ts/article/details/95055467

四、链表的使用

1、链表的创建（头插法、尾插法）

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
using namespace std;
struct node
{
    int x;
    node* next;//指向结构体的一个指针
};

node *Head, *End;

void add(int m)
{
    node *temp = (struct node*)malloc(sizeof(struct node));//强制类型转换+分配地址空间

    //节点赋值，m是一个整数型的值，要把它变成结构体类型才能放进链表里
    temp->x = m;
    temp->next = NULL;

    if (Head== NULL)//头指针为空，说明链表为空，那么temp即是头指针，也是尾指针
    {
        Head = temp;
        End = temp;
    }
    else
    {
        //链表不为空的情况，让尾指针指向当前节点，同时尾指针后移，为下一次添加节点准备
        End->next = temp;
        End = temp;

        //上面的是尾插，即在链表尾部加入节点
        //如果在链表头部加入节点，让头指针指向当前节点，同时头指针前移就可以

        //Head->next=temp;
        //Head=temp;
    }


}
int main()
{
    Head = (struct node*)malloc(sizeof(struct node));
    End = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));
    Head->next = NULL;
    End = Head;
    int n, m;
    cin>>n;
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        cin>>m;
        add(m);
    }
    node *temp = Head;
    while (temp->next!=NULL)//链表的遍历
    {
        temp = temp->next;
        cout << temp->x << ' ';
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
using namespace std;
struct node
{
    int x;
    node* next;//指向结构体的一个指针
};

node *Head, *End;

int main()
{
    Head = (struct node*)malloc(sizeof(struct node));
    End = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));
    End = Head;
    int n, m;
    cin>>n;
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        cin>>m;
        node *temp=(struct node*)malloc(sizeof(struct node));
        temp->x=m;
        temp->next=NULL;
        End->next=temp;
        End=temp;
    }
    node *temp = Head;
    while (temp->next!=NULL)//链表的遍历
    {
        temp = temp->next;
        cout << temp->x << ' ';
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}

2、链表的删除、插入和清空

void clear()//清空链表
{
    node *now=Head;
    while(now!=NULL)
    {
        node *temp=now;
        now=now->next;
        free(temp);
    }
    Head=NULL;
    End=NULL;
}
void insert(int pos,int num)//在第pos个位置增加一个节点
{
    node *now=Head;
    for(int i=0;i<pos-1;i++)
        now=now->next;

    node *temp=(struct node*)malloc(sizeof(struct node));//创建一个新节点保存数字num
    temp->x=num;
    temp->next=now->next;
    now->next=temp;
}

void del(int num)//在链表中删除数据域为num的节点
{
    node *now=Head;
    while(now->next!=NULL)
    {
        node *temp=now;//保存num所在节点的前一个节点
        now=now->next;
        if(now->x==num)
        {
            temp->next=now->next;
            free(now);
            now=temp;
        }

    }
}

完整代码

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
using namespace std;
struct node
{
    int x;
    node* next;//指向结构体的一个指针
};

node *Head, *End;

void add(int m)
{
    node *temp = (struct node*)malloc(sizeof(struct node));//强制类型转换+分配地址空间

    //节点赋值，m是一个整数型的值，要把它变成结构体类型才能放进链表里
    temp->x = m;
    temp->next = NULL;

    if (Head== NULL)//头指针为空，说明链表为空，那么temp即是头指针，也是尾指针
    {
        Head = temp;
        End = temp;
    }
    else
    {
        //链表不为空的情况，让尾指针指向当前节点，同时尾指针后移，为下一次添加节点准备
        End->next = temp;
        End = temp;

        //上面的是尾插，即在链表尾部加入节点
        //如果在链表头部加入节点，让头指针指向当前节点，同时头指针前移就可以

        //Head->next=temp;
        //Head=temp;
    }


}
void clear()//清空链表
{
    node *now=Head;
    while(now!=NULL)
    {
        node *temp=now;
        now=now->next;
        free(temp);
    }
    Head=NULL;
    End=NULL;
}
void insert(int pos,int num)//在第pos个位置增加一个节点
{
    node *now=Head;
    for(int i=0;i<pos-1;i++)
        now=now->next;

    node *temp=(struct node*)malloc(sizeof(struct node));//创建一个新节点保存数字num
    temp->x=num;
    temp->next=now->next;
    now->next=temp;
}

void del(int num)//在链表中删除数据域为num的节点
{
    node *now=Head;
    while(now->next!=NULL)
    {
        node *temp=now;//保存num所在节点的前一个节点
        now=now->next;
        if(now->x==num)
        {
            temp->next=now->next;
            free(now);
            now=temp;
        }

    }
}

int main()
{
    Head = (struct node*)malloc(sizeof(struct node));
    End = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));
    Head->next = NULL;
    End = Head;
    int n, m;
    cin>>n;
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        cin>>m;
        add(m);
    }
    del(2);
    del(3);
    node *temp = Head;
    while (temp->next!=NULL)//链表的遍历
    {
        temp = temp->next;
        cout << temp->x << ' ';
    }
    cout<<endl;
   
    return 0;
}