第8课-线性表的链式存储结构
顺序表的最大问题是插入和删除需要移动大量的元素！ 如何解决？
学生A：在线性表数据元素之间空出位置，为以后插入使用。
学生B：这样不行！中间无论空多少都有可能用完 ！
学生A：那不是无解了嘛！
学生B：我觉得让每个元素都知道他的下个元素就行了，哪有空插哪。
1. 链式存储结构
为了表示每个数据元素与其直接后继元素之间的逻辑关系，每个元素除了存储本身的信息外，还需要存储指示其直接后继的信息。
l 链式存储逻辑结构
n个结点链接成一个链式线性表的结构叫做链表，当每个结点中只包含一个指针域时，叫做单链表。
l 表头结点
链表中的第一个结点，包含指向第一个数据元素的指针以及链表自身的一些信息。
l 数据结点
链表中代表数据元素的结点，包含指向下一个数据元素的指针和数据元素的信息。
l 尾结点
链表中的最后一个数据结点，其下一元素指针为空，表示无后继。
2. C语言中的描述
在C语言中可以用结构体来定义链表中的指针域。
链表中的表头结点也可以用结构体实现。
typedef struct _tag_LinkList
{
LinkListNode header;
int length;
}TLinkList; //头结点定义
typedef struct _tag_LinkListNode LinkListNode
struct _tag_LinkListNode
{
LinkListNode* next;
int length;
}TLinkList; //结点指针域定义
struct Value
{
LinkListNode header;
int v;
}; //数据元素定义实例
3. 获取第pos个元素操作
(1) 判断线性表是否合法。
(2) 判断位置是否合法。
(3) 由表头开始通过next指针移动pos次后，当前元素的next指针即指向要获取的元素。
LinkListNode* current = (LinklistNode*)List;
for(i=0; i<pos; i++)
{
current = crrrent->next;
}
ret = current->next;
4. 插入元素到位置pos的算法
(1) 判断线性表是否合法。
(2) 判断插入位置是否合法。
(3) 由表头开始通过next指针移动pos次后，当前元素的next指针即指向要插入的位置。
(4) 将新元素插入。
(5) 线性表长度加1。
LinkListNode* current = (LinklistNode*)List;
for(i=0; (i < pos) && (current->next != NULL); i++)
{
current = current->next;
}
node->next = current->next;
current->next = node;
sList->length++;
5. 删除第pos个元素的算法
(1) 判断线性表是否合法。
(2) 判断插入位置是否合法。
(3) 获取第pos个元素。
(4) 将第pos个元素从链表中删除。
(5) 线性表长度减1。
TLinkList* sList = (TLinkList*)list;
LinkListNode* ret = NULL;
int i = 0;
if((sList != NULL) && (0 <=pos) && (pos < sList->length))
{
LinkListNode* current = (LinkListNode*)list;
for(i=0; i<pos; i++)
{
current = current->next;
}
ret = current->next;
current->next = ret->next;
sList->length--;
}
6. 手把手编程
LinkList.h
#ifndef _LINKLIST_H_
#define _LINKLIST_H_
typedef void LinkList;
typedef struct _tag_LinkListNode LinkListNode;
struct _tag_LinkListNode
{
LinkListNode* next;
};
LinkList* LinkList_Create();
void LinkList_Destroy(LinkList* list);
void LinkList_Clear(LinkList* list);
int LinkList_Length(LinkList* list);
int LinkList_Insert(LinkList* list, LinkListNode* node, int pos);
LinkListNode* LinkList_Get(LinkList* list, int pos);
LinkListNode* LinkList_Delete(LinkList* list, int pos);
#endif
LinkList.c
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "LinkList.h"
typedef struct _tag_LinkList
{
LinkListNode header;
int length;
} TLinkList;
LinkList* LinkList_Create() // O(1)
{
TLinkList* ret = (TLinkList*)malloc(sizeof(TLinkList));
if( ret != NULL )
{
ret->length = 0;
ret->header.next = NULL;
}
return ret;
}
void LinkList_Destroy(LinkList* list) // O(1)
{
free(list);
}
void LinkList_Clear(LinkList* list) // O(1)
{
TLinkList* sList = (TLinkList*)list;
if( sList != NULL )
{
sList->length = 0;
sList->header.next = NULL;
}
}
int LinkList_Length(LinkList* list) // O(1)
{
TLinkList* sList = (TLinkList*)list;
int ret = -1;
if( sList != NULL )
{
ret = sList->length;
}
return ret;
}
int LinkList_Insert(LinkList* list, LinkListNode* node, int pos) // O(n)
{
TLinkList* sList = (TLinkList*)list;
int ret = (sList != NULL) && (pos >= 0) && (node != NULL);
int i = 0;
if( ret )
{
LinkListNode* current = (LinkListNode*)sList;
for(i=0; (i<pos) && (current->next != NULL); i++)
{
current = current->next;
}
node->next = current->next;
current->next = node;
sList->length++;
}
return ret;
}
LinkListNode* LinkList_Get(LinkList* list, int pos) // O(n)
{
TLinkList* sList = (TLinkList*)list;
LinkListNode* ret = NULL;
int i = 0;
if( (sList != NULL) && (0 <= pos) && (pos < sList->length) )
{
LinkListNode* current = (LinkListNode*)sList;
for(i=0; i<pos; i++)
{
current = current->next;
}
ret = current->next;
}
return ret;
}
LinkListNode* LinkList_Delete(LinkList* list, int pos) // O(n)
{
TLinkList* sList = (TLinkList*)list;
LinkListNode* ret = NULL;
int i = 0;
if( (sList != NULL) && (0 <= pos) && (pos < sList->length) )
{
LinkListNode* current = (LinkListNode*)sList;
for(i=0; i<pos; i++)
{
current = current->next;
}
ret = current->next;
current->next = ret->next;
sList->length--;
}
return ret;
}
main.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "LinkList.h"
/* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */
struct Value
{
LinkListNode header;
int v;
};
int main(int argc, char *argv[])
{
int i = 0;
LinkList* list = LinkList_Create();
struct Value v1;
struct Value v2;
struct Value v3;
struct Value v4;
struct Value v5;
v1.v = 1;
v2.v = 2;
v3.v = 3;
v4.v = 4;
v5.v = 5;
LinkList_Insert(list, (LinkListNode*)&v1, LinkList_Length(list));
LinkList_Insert(list, (LinkListNode*)&v2, LinkList_Length(list));
LinkList_Insert(list, (LinkListNode*)&v3, LinkList_Length(list));
LinkList_Insert(list, (LinkListNode*)&v4, LinkList_Length(list));
LinkList_Insert(list, (LinkListNode*)&v5, LinkList_Length(list));
for(i=0; i<LinkList_Length(list); i++)
{
struct Value* pv = (struct Value*)LinkList_Get(list, i);
printf("%d ", pv->v);
}
while( LinkList_Length(list) > 0 )
{
struct Value* pv = (struct Value*)LinkList_Delete(list, 0);
printf("%d ", pv->v);
}
LinkList_Destroy(list);
return 0;
}
优点：
（1）无需一次性定制链表的容量。
（2）插入和删除操作无需移动数据元素。
缺点：
（3）数据元素必须保存后继元素的位置信息。
（4）获取指定数据的元素操作需要顺序访问之前的元素。
课后习题
1. 顺序表的实现中为什么保存的是具体数据元素的地址？而保存的地址存放在unsigned int中，而不是具体的指针类型中？为什么不是void*呢？
2. 以下关于链式存储结构的叙述中正确的是
A. 链式存储结构不是顺序存取结构。
B. 逻辑上相邻的结点物理上必相邻。
C. 可以通过计算直接确定第iii个元素 i个元素。
D. 插入和删除操作方便，不必移动其它结点。
3. 在单链表的实现和应用中，还有一种无表头结点的单链表。根据我们列出的操作，编程
实现这种无表头结点的单链表，并对比表头实现方式和无表头实现方式哪种更好。
4. 为我们实现的顺序表和单链表添加一个反转操作。这个操作使得链表中的次序反转，即第一 ，即第个元素变为最后一个元素，第二个元素变为倒
数第二个元素。如：abcd反转的结果为 反转的结果为
dcba。
要求时间复杂度达到O(n)。
SeqList_Reverse(SeqList* list);
LinkList_Reverse(LinkList* list);