9.8线性表之单链表

9.8线性表之单链表

链表的概念

链表，别名：链式存储结构

链表的特点：

• 不限制数据的物理存储状态

  • 存储的数据物理位置是随机的不是连续的

• 每个数据存储时都配备一个指针，用于指向自己的直接后继元素--->前驱和后继

使用链表存储数据{1,2,3}图示：

链式存储结构

数据元素随机存储，并通过指针表示数据之间逻辑关系的存储结构就是链式存储结构

链表的组成部分

• 数据元素本身，数据域

• 指向直接后继元素的指针，指针域

链表中元素存储结构示意图：

特点：

• 上诉结构在链表中称为节点。链表实际存储的是一个一个的节点，真正的数据元素包含在这些节点中

节点存储结构图示：--->简单结构

C语言实现节点的结构体

typedef struct Link{
    char element; //数据域
    struct Link * next; //指针域，指向直接后继元素
}link;
/*
link为节点名，每个节点都是一个 link 结构体
类似宏，一个link就包含数据域和指针域，指针域是一个指针变量
*/

Go实现：

/*
创建链表的节点结构体：
1、数据域
2、指针域--->一个指针变量，属于该结构体的指针变量
 */
type Link struct {
    /*创建数据域*/
    element int
    /*创建指针域--->一个指针变量，属于该结构体*/
    *Link
}

由于指针域中的指针要指向的也是一个节点，因此要声明为 Link 类型（这里要写成 struct Link* 的形式）

头节点、头指针、首元节点

一个完整的链表由以下几个部分构成：

• 头指针：一个普通的指针。永远指向链表第一个节点的位置。用于指明链表的位置，便于后期找到链表并使用表中的数据

• 节点：

  • 头节点：不存任何数据的空节点，通常作为链表的第一个节点--->头节点是必须的。方便解决某些实际问题

  • 首元节点：链表中称第一个存有数据的节点为首元节点--->只是一个称谓，没有实际意义

  • 其他节点：链表中其他的节点

链表中有头节点时，头指针指向头节点；反之，若链表中没有头节点，则头指针指向首元节点。

完整链表的结构图示：

链表的创建

创建一个链表需要做的事情：

• 声明一个头指针

• 声明一个头节点

• 创建多个存储数据的节点

创建一个存储 {1,2,3,4} 且无头节点的链表示例代码：--->要结合上面的结构体来看

//初始化link结构体
link * initLink(){
    link * p = NULL; //创建一个头指针--->该指针式link结构体的一个实例。包含了数据域和指针域
    link * temp = (link*) malloc(sizeof(link)); //创建首元节点--->第一个拥有数据的节点--->也是一个link结构体的实例
    //首元节点初始化--->获取结构体成员
    temp->elem = 1;
    temp->next = NULL;
    //使头指针指向首元节点
    p = temp;
    
    //从第二个节点开始创建节点
    for(int i=2;i<5;i++){
        //创建一个新节点并且初始化
        link *a = (link*)malloc(sizeof(link));
        //初始化数据域与指针域
        a->elem = i;
        a->next = NULL;
        //将上诉的首元节点与新节点建立逻辑关系
        temp->next = a; //next是结构体的一个link结构体指针，a本身就是一个结构体
        //指针temp每次都指向新链表的最后一个节点，其实就是 a节点，写temp=a也对
        temp = temp->next;
    }
    //返回建立的节点，只返回头指针p即可。通过头指针找到整个链表
    return p;
}

创建一个含头节点的链表示例代码：

link * initLink(){
    link * p = NULL; //这是一个头指针
    link * f = (link*)malloc(sizeof(link)); //这是一个头节点
    p = f; //这是让头指针指向头节点--->赋值操作
    
    //开始创建其他节点
    for(int i=1;i<5;i++){
        //创建其他节点
        link * a=(link)malloc(sizeof(link));
        //初始化数据域和指针域
        a->elem = i; //这是数据域
        a->next = NULL; //这是指针域
        //让头节点与首元节点发生逻辑联系--->用头指针的指针域指向首元节点
        f->next=a;
        //指针每次都指向新链表的最后一个节点
        f=f->next //其实就是f=a->next
    }
    //返回头指针
    return p;
}

调用 initLink 函数，创建一个存储 {1,2,3,4} 的链表示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
​
//创建节点结构体--->一个节点应该包含的成员
typedef struct Link{
    /*数据域*/
    int element;
    /*指针域*/
    struct Link *next; //一个指针变量，属于结构体的指针变量
}link;
​
//初始化链表函数
link * initLink();
​
//定义初始化方法
link * initLink(){
    /*创建头指针*/
    link * f = NULL;
    /*创建首元节点*/
    link * temp = (link*)malloc(sizeof(link));
    //初始化首元节点
    temp->elem=1;
    temp->next=NULL;
    
    //循环创建其他节点
    for(int i=2;i<5;i++){
        //创建其他节点
        link * a=(link*)malloc(sizeof(link));
        //初始化其他节点数据
        a->elem=i;
        a->next=NULL;
        
        //让首元节点与其他节点发生逻辑联系--->首元节点的指针域指向下一个节点的数据域
        temp->next = a;
        //首元节点的数据域指向下一个节点的数据域
        temp=temp->next;
    }
    //返回头指针
    return p;
}
​
//输出链表函数--->指针数据
void display(link *p);
​
//定义输出方法
void display(link *p){
    //将temp指向头节点
    link * temp = p;
    //只要temp指针指向的结点的next不是Null，就执行输出语句
    while(temp){
        printf("%d", temp->elem);
        temp = temp->next; //指向下一个节点指针域
    }
    printf("\n")
}

如果使用带有头节点创建链表的方式，则输出链表的 display 函数需要做适当地修改：--->交换输出和指向的顺序，先指向在输出

void display(link *p){
    //将temp指向头节点
    link * temp = p;
    //只要temp指针指向的结点的next不是Null，就执行输出语句
    while(temp){
        temp = temp->next; //指向下一个节点指针域
        printf("%d", temp->elem);
    }
    printf("\n")
}