(C语言)单链表的顺序实现(数据结构一)

1.数据类型定义

在代码中为了清楚的表示一些错误和函数运行状态，我们预先定义一些变量来表示这些状态。在head.h头文件中有如下定义：

//定义数据结构中要用到的一些变量和类型
#ifndef HEAD_H
#define HEAD_H

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <stdlib.h>

#define TRUE  1
#define FALSE 0
#define OK    1
#define ERROR  0
#define INFEASIBLE -1
#define OVERFLOW   -2    //分配内存出错

typedef int  Status;     //函数返回值类型
typedef int  ElemType;   //用户定义的数据类型

#endif

2.单链表数据结构实现

为了实现单链表，我们定义结构体 LinearList，具体代码如下：

typedef struct{
	ElemType *elem;   //存放数据
	int length;      //链表长度
	int listsize;    //链表容量
}LinearList;

3.链表方法摘要

Status InitList(LinearList & L);    //初始化链表

Status DestroyList(LinearList &L);   //销毁链表

Status ClearList(LinearList &L);     //清空链表

Status ListEmpty(LinearList L);      //链表是否为空

Status ListLength(LinearList L);     //链表长度

Status GetElem(LinearList L,int i,ElemType &e);  //获得链表第i位置的长度，返回给e

Status LocateElem(LinearList L,ElemType e,Status(*comp)(ElemType,ElemType)); //链表中满足comp条件的数据的位置

Status PriorElem(LinearList L,ElemType cur_e,ElemType &per_e)  // cur_e的前一个数据

Status NextElem(LinearList L,ElemType cur_e,ElemType &next_e);  //cur_e的后一个数据

Status ListInsert(LinearList &L,int i,ElemType e);    //在第i个位置插入e

Status ListDelete(LinearList &L,int i,ElemType &e);   //删除第i位置数据，并给e

Status Union(LinearList &La,LinearList Lb);     //La=la并Lb

Status MergeList(LinearList La,LinearList Lb,LinearList &Lc);  //La和Lb从小到大排序后给Lc

Status MergeList_pt(LinearList La,LinearList Lb,LinearList &Lc);  //La和Lb从小到大排序后给Lc,指针实现

4.单链表顺序实现

在LinearList.h文件中实现单链表的方法，具体代码如下：

#ifndef LINEARLIST_H
#define LINEARLIST_H

#include "head.h"

#define LIST_INIT_SIZE  100  //初始化链表大小
#define LIST_INCERMENT  10   //链表容量增加基本单元


typedef struct{
	ElemType *elem;   //存放数据
	int length;      //链表长度
	int listsize;    //链表容量
}LinearList;


Status equal(int a,int b){
	return a==b;
}

Status InitList(LinearList & L){
	L.elem=(ElemType*)malloc(LIST_INIT_SIZE*sizeof(ElemType));
	if (!L.elem) return OVERFLOW;
	L.length=0;
	L.listsize=LIST_INIT_SIZE;
	return OK;
}

Status DestroyList(LinearList &L){
	free(L.elem);
	L.elem=NULL;
	L.length=0;
	L.listsize=0;
	return OK;
};

Status ClearList(LinearList &L){
	L.elem=(ElemType*)malloc(LIST_INIT_SIZE*sizeof(ElemType));
	if (!L.elem) return OVERFLOW;
	L.length=0;
	L.listsize=LIST_INIT_SIZE;
	return OK;
}

Status ListEmpty(LinearList L){
	return L.length==0;
}

Status ListLength(LinearList L){
	return L.length;
}

Status GetElem(LinearList L,int i,ElemType &e){
	if (i<1 || i>L.length) return ERROR;
	e=L.elem[i-1];
	return OK;
}

Status LocateElem(LinearList L,ElemType e,Status(*comp)(ElemType,ElemType)){
	int i=0;
	for (;i<L.length;i++)
	{
		if (comp(e,L.elem[i]))
			break;
	}
	if (i==L.length)
	{
		return 0;
	}
	return i+1;
}

Status PriorElem(LinearList L,ElemType cur_e,ElemType &per_e){
	int i=LocateElem(L,cur_e,equal);
	if (i<=1) return ERROR;
	per_e=L.elem[i-2];
	return OK;
}

Status NextElem(LinearList L,ElemType cur_e,ElemType &next_e){
	int i=LocateElem(L,cur_e,equal);
	if ( i==0 || i==L.length) return ERROR;
	return L.elem[i];
}

Status ListInsert(LinearList &L,int i,ElemType e){
	int length=L.length;
	if(i<1 ||i>length+1) return ERROR;
	if (length>=L.listsize){
		ElemType *newBase=(ElemType*)realloc(L.elem,(L.listsize+LIST_INCERMENT)*sizeof(ElemType));
		if(!newBase) return OVERFLOW;
		L.elem=newBase;
		L.listsize+=LIST_INCERMENT;
	}
	ElemType *q=&L.elem[i-1];
	ElemType *p=&L.elem[length];
	while(q<=p){
		*(p+1)=*p;
		p--;
	}
	*q=e;
	++L.length;
	return OK;
};


Status ListDelete(LinearList &L,int i,ElemType &e){
	if(i<1 ||i>L.length) return ERROR;
	ElemType *p=&L.elem[i-1];
	ElemType *q=&L.elem[L.length-1];
	e=*p;
	while(p<=q){
		*p=*(p+1);
		++p;
	}
	--L.length;
	return OK;

}

Status Union(LinearList &La,LinearList Lb){
	int la_l=ListLength(La);
	int lb_l=ListLength(Lb);
	for (int i=1;i<=lb_l;i++)
	{
		ElemType e=0;
		GetElem(Lb,i,e);
		if(!LocateElem(La,e,equal)){
			int l=ListLength(La);
			ListInsert(La,++l,e);
		}
	}
	return OK;
}

Status MergeList(LinearList La,LinearList Lb,LinearList &Lc){
	int La_l=ListLength(La);
	int Lb_l=ListLength(Lb);
	InitList(Lc);
	int i=1,j=1,k=1;
	while(i<=La_l&&j<=Lb_l){
		ElemType La_e,Lb_e;
		GetElem(La,i,La_e);
		GetElem(Lb,j,Lb_e);
		if (La_e<=Lb_e)
		{
			ListInsert(Lc,k++,La_e);
			i++;
		}else{
			ListInsert(Lc,k++,Lb_e);
			j++;
		}
	}
	while(i<=La_l){
		ElemType La_e;
		GetElem(La,i,La_e);
		ListInsert(Lc,k++,La_e);
		i++;
	}
	while(j<=Lb_l){
		ElemType Lb_e;
		GetElem(Lb,j,Lb_e);
		ListInsert(Lc,k++,Lb_e);
		j++;
	}
	return OK;
}

Status MergeList_pt(LinearList La,LinearList Lb,LinearList &Lc){
	int pc_l=La.length+Lb.length;
	Lc.elem=(ElemType*)malloc(sizeof(ElemType)*pc_l);
	Lc.length=pc_l;
	Lc.listsize=pc_l;
	if (!Lc.elem) return OVERFLOW;
	ElemType* pa=La.elem;
	ElemType* pb=Lb.elem;
	ElemType* pc=Lc.elem;
	ElemType* pa_last=pa+La.length-1;
	ElemType* pb_last=pb+Lb.length-1;
	while(pa<=pa_last&&pb<=pb_last){
		if(*pa<=*pb){
			*pc++=*pa++;
		}else{
			*pc++=*pb++;
		}
	}
	while(pa<=pa_last){
		*pc++=*pa++;
	}
	while(pb<=pb_last){
		*pc++=*pb++;
	}
	return OK;



}
#endif

5.单链表测试

#include "LinearList.h"

void main(){
	LinearList L;
	InitList(L);                //初始化链表
	for (int i=1;i<10;i++)
		   ListInsert(L,i,i);   //向链表中插入数据

	printf("
链表L中数据：");
	for(int i=1;i<ListLength(L);i++){
		ElemType e;
		GetElem(L,i,e);
		printf("%d->",e);
	}
	printf("end");

	ElemType e;
	ListDelete(L,5,e);             //删除第5位置数据
	printf("
删除第5位置数据为：%d",e);


	PriorElem(L,6,e);               //前一个数据
	printf("
6的前一个数据：%d",e);

	NextElem(L,6,e);                 //后一个数据
	printf("
6的后一个数据：%d",e);	


	printf("
链表中数据：");
	for(int i=1;i<ListLength(L);i++){
			ElemType e;
			GetElem(L,i,e);
			printf("%d->",e);
	}
	printf("end
");


	LinearList Lb;
	LinearList Lc;
	InitList(Lb);
	for(int i=1;i<10;i++)
		ListInsert(Lb,i,i+5);

	printf("
链表Lb中数据：");
	for(int i=1;i<ListLength(Lb);i++){
		ElemType e;
		GetElem(Lb,i,e);
		printf("%d->",e);
	}
	printf("end
");

	Union(L,Lb);    //L=L并Lb

	printf("
链表L中数据：");
	for(int i=1;i<ListLength(L);i++){
		ElemType e;
		GetElem(L,i,e);
		printf("%d->",e);
	}
	printf("end");

	//MergeList(L,Lb,Lc);    //测试MergeList()
	MergeList_pt(L,Lb,Lc);  //测试MergeList_pt()

	printf("
链表Lc中数据：");
	for(int i=1;i<ListLength(Lc);i++){
		ElemType e;
		GetElem(Lc,i,e);
		printf("%d->",e);
	}
	printf("end
");

}

6.测试结果

链表L中数据：1->2->3->4->5->6->7->8->end
删除第5位置数据为：5
6的前一个数据：4
6的后一个数据：7
链表中数据：1->2->3->4->6->7->8->end

链表Lb中数据：6->7->8->9->10->11->12->13->end

链表L中数据：1->2->3->4->6->7->8->9->10->11->12->13->end
链表Lc中数据：1->2->3->4->6->6->7->7->8->8->9->9->10->10->11->11->12->12->13->13->14->end