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  • 数据结构之线性表的链式存储结构

    一、基本概念

    链式存储 :用一组任意的存储单元存储线性表中的数据元素。用这种方法存储的线性表简称线性链表。存储链表中结点的一组任意的存储单元可以

    是连续的,也可以是不连续的,甚至是零散分布在内存中的任意位置上的。

    为了正确表示结点间的逻辑关系,在存储每个结点值的同时,还必须存储指示其直接后继结点的地址(或位置),称为指针(pointer)或链(link),这两部分

    组成了链表中的结点结构,如下图所示。

    data :数据域,存放结点的值。next :指针域,存放结点的直接后继的地址。

    二、单链表

    每一个结只包含一个指针域的链表,称为单链表。

    为操作方便,总是在链表的第一个结点之前附设一个头结点(头指针)head指向第一个结点。头结点的数据域可以不存储任何信息(或链表长度等信息)。

    单链表是由表头唯一确定,因此单链表可以用头指针的名字来命名。 例如、线性表L=(bat,cat,eat,fat,hat)。其带头结点的存储方式如下:

    (1)节点的描述与实现

    C语言中用带指针的结构体类型来描述

    typedef struct Lnode

      {  ElemType data; /*数据域,保存结点的值 */

         struct Lnode *next; /*指针域*/

      }LNode; /*结点的类型 */

    (2)节点的实现

    结点是通过动态分配和释放来的实现,即需要时分配,不需要时释放。实现时是分别使用C语言提供的标准函数:malloc() ,realloc(),sizeof() ,free() 。

    动态分配 p=(LNode*)malloc(sizeof(LNode)); 函数malloc分配了一个类型为LNode的结点变量的空间,并将其首地址放入指针变量p中。

    动态释放 free(p) ; 系统回收由指针变量p所指向的内存区。P必须是最近一次调用malloc函数时的返回值。

    三、单链表的基本操作

    1、单链表的创建

    假设线性表中结点的数据类型是整型,以32767作为结束标志。动态地建立单链表的常用方法有如下两种:头插入法,尾插入法。

    (1)头插入法建表

    从一个空表开始,重复读入数据,生成新结点,将读入数据存放到新结点的数据域中,然后将新结点插入到当前链表的表头上,直到读入结束标志为止。

    即每次插入的结点都作为链表的第一个结点。

    LNode *create_LinkList(void)

      /* 头插入法创建单链表,链表的头结点head作为返回值 */

      {   int data ;

          LNode *head, *p;

       head= (LNode *) malloc( sizeof(LNode));

       head->next=NULL; /* 创建链表的表头结点head */

       while (1) {

        scanf(“%d”, &data) ;

        if (data==32767) break ;

        p= (LNode *)malloc(sizeof(LNode));

        p–>data=data; /* 数据域赋值 */

        p–>next=head–>next ;

        head–>next=p ; /* 钩链,新创建的结点总是作为第一个结点 */

       }

         return (head);

      }

    (2)尾插入法建表

    头插入法建立链表虽然算法简单,但生成的链表中结点的次序和输入的顺序相反。若希望二者次序一致,可采用尾插法建表。该方法是将新结点插入到

    当前链表的表尾,使其成为当前链表的尾结点。

    LNode *create_LinkList(void)

      /* 尾插入法创建单链表,链表的头结点head作为返回值 */

      {   int data ;

       LNode *head, *p, *q;

       head=p=(LNode *)malloc(sizeof(LNode));

       p->next=NULL; /* 创建单链表的表头结点head */

       while (1) {

        scanf(“%d”,& data);

        if (data==32767) break ;

        q= (LNode *)malloc(sizeof(LNode));

        q–>data=data; /* 数据域赋值 */

        q–>next=p–>next; p–>next=q; p=q ;

        /*钩链,新创建的结点总是作为最后一个结点*/

        }

       return (head);

      }

    2、单链表的查找

    按值查找是在链表中,查找是否有结点值等于给定值key的结点? 若有,则返回首次找到的值为key的结点的存储位置;否则返回NULL。查找时从

    开始结点出发,沿链表逐个将结点的值和给定值key作比较。

    LNode *Locate_Node(LNode *L,int key)

      /* 在以L为头结点的单链表中查找值为key的第一个结点 */

      {   LNode *p=L–>next;

       while ( p!=NULL&& p–>data!=key) p=p–>next;

       if (p–>data==key) return p;

       else {

        printf(“所要查找的结点不存在!! ”);

        retutn(NULL);

        }

      }

    3、单链表的插入

    插入运算是将值为e的新结点插入到表的第i个结点的位置上,即插入到ai-1与ai之间。因此,必须首先找到ai-1所在的结点p,然后生成一个数据域为e

    的新结点q,q结点作为p的直接后继结点。

    void Insert_LNode(LNode *L,int i,ElemType e)

      /* 在以L为头结点的单链表的第i个位置插入值为e的结点 */

      {   int j=0; LNode *p,*q;

       p=L–>next ;

       while ( p!=NULL&& j<i-1)

        {p=p–>next; j++; }

       if (j!=i-1) printf(“i太大或i为0!! ”);

       else {

        q=(LNode *)malloc(sizeof(LNode));

        q–>data=e;

        q–>next=p–>next;

        p–>next=q;

        }

      }

    4、单链表的删除

    (1)按序号删除

    删除单链表中的第i个结点。 为了删除第i个结点ai,必须找到结点的存储地址。该存储地址是在其直接前趋结点ai-1的next域中,因此,必须首先找到

    ai-1的存储位置p,然后令p–>next指向ai的直接后继结点,即把ai从链上摘下。最后释放结点ai的空间,将其归还给“存储池”。

    void Delete_LinkList(LNode *L, int i)

      /* 删除以L为头结点的单链表中的第i个结点 */

      {   int j=1; LNode *p,*q; p=L;

       q=L->next;

       while ( p->next!=NULL&& j<i)

        { p=q; q=q–>next; j++; }

       if (j!=i) printf(“i太大或i为0!! ”);

       else {

        p–>next=q–>next;

        free(q);

        }

      }

    (2)按值删除 

    删除单链表中值为key的第一个结点。 与按值查找相类似,首先要查找值为key的结点是否存在? 若存在,则删除;否则返回NULL。

    void Delete_LinkList(LNode *L,int key)

      /* 删除以L为头结点的单链表中值为key的第一个结点 */

      {   LNode *p=L,

       *q=L–>next;

       while ( q!=NULL&& q–>data!=key)

        { p=q; q=q–>next; }

        if (q–>data==key)

        { p->next=q->next; free(q); }

       else

        printf(“所要删除的结点不存在!! ”);

      }

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