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  • 彻底理解链表中为何使用二级指针或者一级指针的引用

     彻底理解链表中为何使用二级指针或者一级指针的引用

    http://blog.csdn.net/u012434102/article/details/44886339

     

    struct _node 

     

    void*data; 

    struct_node *prior; 

    struct_node *next; 

    }

    typedef_node Node;   //给这个_node结构体定义一个别名,任何使用_node的地方都可以用Node来替换

    typedef_node* PNode;   //给这个指向_node结构体的指针类型_node*定义一个别名,任何使用_node*的地方都可以用PNode来替换

     

    typedefstruct_node 

       void*data; 

       struct_node *prior; 

       struct_node *next; 

    } Node,*PNode; 


    PNode中P其实就是pointer的意思,以后你可以直接这么使用他:

     

    PNode a;

    相当于

    Node *a;

    又相当于:

    struct_node *a;

    在用c/c++写数据结构程序时,链表和二叉树中经常需要用到二级指针或者一级指针的引用,那么什么时候用什么时候不用呢? 
    先看一个简单的c++链表操作程序:

    #include "stdio.h" #include "stdlib.h" #include "time.h" #define OK 1 #define ERROR 0 #define TRUE 1 #define FALSE 0 #define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */ typedef int Status;/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码,如OK等 */ typedef int ElemType;/* ElemType类型根据实际情况而定,这里假设为int */ Status visit(ElemType c) { printf("%d ",c); return OK; } typedef struct Node { ElemType data; struct Node *next; }Node; typedef struct Node *LinkList; /* 定义LinkList */ //初始化表头,用一级指针(此方式无效) Status InitList1(LinkList L) //等价于Node *L { L=(LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 产生头结点,并使L指向此头结点 */ if(!L) /* 存储分配失败 */ return ERROR; L->next=NULL; /* 指针域为空 */ return OK; } //初始化表头,用二级指针 Status InitList2(LinkList *L) //等价于Node **L { *L=(LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 产生头结点,并使L指向此头结点 */ if(!(*L)) /* 存储分配失败 */ return ERROR; (*L)->next=NULL; /* 指针域为空 */ return OK; } //初始化表头,用一级指针引用 Status InitList3(LinkList &L) //等价于Node *&L { L=(LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 产生头结点,并使L指向此头结点 */ if(!L) /* 存储分配失败 */ return ERROR; L->next=NULL; /* 指针域为空 */ return OK; } //清空链表,使用二级指针 Status ClearList1(LinkList *L) { LinkList p,q; p=(*L)->next; /* p指向第一个结点 */ while(p) /* 没到表尾 */ { q=p->next; free(p); p=q; } (*L)->next=NULL; /* 头结点指针域为空 */ return OK; } //清空链表,使用一级指针 Status ClearList2(LinkList L) { LinkList p,q; p=L->next; /* p指向第一个结点 */ while(p) /* 没到表尾 */ { q=p->next; free(p); p=q; } L->next=NULL; /* 头结点指针域为空 */ return OK; } //销毁链表,使用一级指针(此方式无效) Status DestroyList1(LinkList L) { LinkList p,q; p=L->next; /* p指向第一个结点 */ while(p) /* 没到表尾 */ { q=p->next; free(p); p=q; } free(L); L=NULL; return OK; } //销毁链表,使用二级指针 Status DestroyList2(LinkList *L) { LinkList p,q; p=(*L)->next; /* p指向第一个结点 */ while(p) /* 没到表尾 */ { q=p->next; free(p); p=q; } free(*L); *L=NULL; return OK; } //销毁链表,使用一级指针引用 Status DestroyList3(LinkList &L) { LinkList p,q; p=L->next; /* p指向第一个结点 */ while(p) /* 没到表尾 */ { q=p->next; free(p); p=q; } free(L); L=NULL; return OK; } /* 初始条件:顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L) */ /* 操作结果:用e返回L中第i个数据元素的值 */ Status GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e) { int j; LinkList p; /* 声明一结点p */ p = L->next; /* 让p指向链表L的第一个结点 */ j = 1; /* j为计数器 */ while (p && j<i) /* p不为空或者计数器j还没有等于i时,循环继续 */ { p = p->next; /* 让p指向下一个结点 */ ++j; } if ( !p || j>i ) return ERROR; /* 第i个元素不存在 */ *e = p->data; /* 取第i个元素的数据 */ return OK; } //在中间插入元素,用二级指针 Status ListInsert1(LinkList *L,int i,ElemType e) { int j; LinkList p,s; p = *L; j = 1; while (p && j < i) /* 寻找第i个结点 */ { p = p->next; ++j; } if (!p || j > i) return ERROR; /* 第i个元素不存在 */ s = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 生成新结点(C语言标准函数) */ s->data = e; s->next = p->next; /* 将p的后继结点赋值给s的后继 */ p->next = s; /* 将s赋值给p的后继 */ return OK; } //在中间插入元素,用一级指针 Status ListInsert2(LinkList L,int i,ElemType e) { int j; LinkList p,s; p = L; j = 1; while (p && j < i) /* 寻找第i个结点 */ { p = p->next; ++j; } if (!p || j > i) return ERROR; /* 第i个元素不存在 */ s = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 生成新结点(C语言标准函数) */ s->data = e; s->next = p->next; /* 将p的后继结点赋值给s的后继 */ p->next = s; /* 将s赋值给p的后继 */ return OK; } //删除一个元素,用二级指针 Status ListDelete1(LinkList *L,int i,ElemType *e) { int j; LinkList p,q; p = *L; j = 1; while (p->next && j < i) /* 遍历寻找第i个元素 */ { p = p->next; ++j; } if (!(p->next) || j > i) return ERROR; /* 第i个元素不存在 */ q = p->next; p->next = q->next; /* 将q的后继赋值给p的后继 */ *e = q->data; /* 将q结点中的数据给e */ free(q); /* 让系统回收此结点,释放内存 */ return OK; } //删除一个元素,用一级指针 Status ListDelete2(LinkList L,int i,ElemType *e) { int j; LinkList p,q; p = L; j = 1; while (p->next && j < i) /* 遍历寻找第i个元素 */ { p = p->next; ++j; } if (!(p->next) || j > i) return ERROR; /* 第i个元素不存在 */ q = p->next; p->next = q->next; /* 将q的后继赋值给p的后继 */ *e = q->data; /* 将q结点中的数据给e */ free(q); /* 让系统回收此结点,释放内存 */ return OK; } /* 初始条件:顺序线性表L已存在 */ /* 操作结果:依次对L的每个数据元素输出 */ Status ListTraverse(LinkList L) { LinkList p=L->next; while(p) { visit(p->data); p=p->next; } printf(" "); return OK; } int main() { LinkList L; ElemType e; Status i; int j,k; //InitList1(L); //一级指针方式创建表头,失败 //InitList2(&L); //二级指针方式创建表头,成功 InitList3(L); //一级指针引用方式创建表头,成功 for(j=1;j<=7;j++) ListInsert2(L,1,j); printf("一级指针方式在L的表头依次插入1~7后:"); ListTraverse(L); ListInsert1(&L,3,12); printf("二级指针方式在L的中间插入12后:"); ListTraverse(L); ListInsert2(L,5,27); printf("一级指针在L的中间插入27后:"); ListTraverse(L); GetElem(L,5,&e); printf("第5个元素的值为:%d ",e); ListDelete1(&L,5,&e); /* 删除第5个数据 */ printf("二级指针方式删除第%d个的元素值为:%d ",5,e); printf("依次输出L的元素:"); ListTraverse(L); ListDelete2(L,3,&e); /* 删除第3个数据 */ printf("一级指针方式删除第%d个的元素值为:%d ",3,e); printf("依次输出L的元素:"); ListTraverse(L); printf("二级指针方式清空链表 "); ClearList1(&L); printf("依次输出L的元素:"); ListTraverse(L); for(j=1;j<=7;j++) ListInsert2(L,j,j); printf("在L的表尾依次插入1~7后:"); ListTraverse(L); printf("一级指针方式清空链表 "); ClearList2(L); printf("依次输出L的元素:"); ListTraverse(L); printf("销毁链表 "); //DestroyList1(L); //一级指针方式销毁链表,失败,且出现满屏乱码 //DestroyList2(&L); //二级指针方式销毁链表,成功 DestroyList3(L); //一级指针引用方式销毁链表,成功 return 0; }

     

    结果: 
    这里写图片描述

    得出结论:

    1,初始化链表头部指针需要用二级指针或者一级指针的引用。

    2,销毁链表需要用到二级指针或者一级指针的引用。

    3,插入、删除、遍历、清空结点用一级指针即可。

    分析: 
    1,只要是修改头指针则必须传递头指针的地址,否则传递头指针值即可(即头指针本身)。这与普通变量类似,当需要修改普通变量的值,需传递其地址,否则传递普通变量的值即可(即这个变量的拷贝)。使用二级指针,很方便就修改了传入的结点一级指针的值。 如果用一级指针,则只能通过指针修改指针所指内容,却无法修改指针的值,也就是指针所指的内存块。所以创建链表和销毁链表需要二级指针或者一级指针引用。

    2,不需要修改头指针的地方用一级指针就可以了,比如插入,删除,遍历,清空结点。假如头指针是L,则对L->next 及之后的结点指针只需要传递一级指针。

    3,比如一个结点p,在函数里要修改p的指向就要用二级指针,如果只是修改p的next指向则用一级指针就可以了

    函数中传递指针,在函数中改变指针的值,就是在改变实参中的数据信息。但是这里改变指针的值实际是指改变指针指向地址的值,因为传递指针就是把指针指向变量的地址传递过来,而不是像值传递一样只是传进来一个实参副本。所以当我们改变指针的值时,实参也改变了。

    仔细看函数InitList2(LinkList *L) 可以发现,在该函数中改变了指针的指向,也就是改变了指针自身的值。对比一下按值传递,这里的"值"是一个指针,所以我们要想指针本身的改变可以反映到实参指针上,必须使用二级指针。

    下面通过看一个例子来理解:

    #include <iostream> #include <string.h> using namespace std; void fun1(char* str) { str = new char[5]; strcpy (str, "test string"); } void fun2(char** str) { *str = new char[5]; strcpy (*str, "test string"); } int main() { char* s = NULL; cout << "call function fun1" << endl; fun1 (s); if (!s) cout << "s is null!" << endl; else cout << s << endl; cout << "call function fun2" << endl; fun2 (&s); if (!s) cout << "s is null!" << endl; else cout << s << endl; return 0; }

    结果: 
    这里写图片描述

    分析:

    在fun1中,当调用str = new char[5]时,str和s已经没什么关系了,相当于在fun1中复制了一个指针,这个指针指向的空间存储了字符串“test string”,但s仍指针NULL。当调用fun2时,因为是二级指针,s指向str,这里*str = new char[5],*str就是s,所以给*str分配空间就是给s分配空间。这样解释应该就很清楚了。

    画图为例:

    fun1执行时 
    这里写图片描述
    fun2执行时 
    这里写图片描述
    如图所示,在fun1种str是s的拷贝,给str分配空间跟s没有关系,在fun2种str是二级指针,指向s,能够通过控制*str从而给s分配空间。

    后记

    用框图表示链表中二级指针或者一级指针的使用更加直白了。

    1,二级指针创建头指针。

    a.只有头指针,没有头结点 
    这里写图片描述
    b,有头指针,也有头节点 
    这里写图片描述
    c,而如果不用二级指针,直接传一个一级指针,相当于生成L的拷贝M,但是对M分配空间与L无关了。 
    这里写图片描述
    2,二级指针销毁头指针 
    这里写图片描述
    无论有没有头节点都要用二级指针或者一级指针的引用传参来销毁。

    3,二级指针与一级指针方式插入结点 
    这里写图片描述
    传二级指针就是在从链表头指针开始对链表操作,传一级指针只不过是对头结点L生成了一个拷贝M,M的next指向的仍然是L的next,因此,后面的操作仍然是在原链表上操作。

    4,二级指针与一级指针方式删除结点 
    这里写图片描述
    删除的原理与插入一样。

    注意:

    在没有传入头结点的情况下必须使用二级指针,使用一级指针无效。

    例如:

    void insert(Node *p) { //do something to change the structure } void fun(Node *T) { Node *p; insert(p) //OK,the head T is in } int main() { Node *T; fun(T); //OK,the head T is in }

    因为fun函数里传入了数据结构的头指针(链表,二叉树都可以),在这个函数里面的insert函数形参可以是一级指针。

    但是如果在main函数里直接单独对数据结构中某一个结点操作就不能用一级指针了。

    void insert1(Node *p) { //do something to change the structure } void insert2(Node **P) { //do something to change the structure } int main() { Node *p; insert1(p); //error insert2(&p); //OK }

     

     

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