线性表的链式存储

      线性表的链式存储。主要是单链表的相关知识，介绍了正序建立单链表、逆序建立单链表、单链表的插入、删除、查找、输出以及单链表的合并方法。单链表的合并前提是两个都有序。具体知识点详见代码注释。

/***
线性表的链式存储结构不能随机存储，整个链表的存取都必须从头结点开始。但是没有顺序存储的缺点：插入或者删除时需要移动大量元素
其特点是用一组任意的存储空间存储线性表的数据元素

结点：数据域和指针域
*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define MAX 100000
//**********************线性表的单链表存储结构***********************
typedef struct LNode
{
    int data;            //数据域
    struct LNode *next;  //指针域
} LNode,*LinkList;       //LinkList是LNode型结构的指针


//**************************头插法逆序建立单链表****************************
void CreateList_L1(LinkList &L,int n)
{
    //逆位序输入n个元素值，建立带有头结点的单链表,时间复杂度为O(n)
    L->next = NULL;//先建立个带有头结点的单链表L,使头结点指针域为空，
    for (int i = n; i > 0; --i)
    {
        LinkList p = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));//生成新结点
        scanf("%d",&p->data);
        //插入到表头
        p->next = L->next;
        L->next = p;
    }

}

//**************************尾插法正序建立单链表****************************
void CreateList_L2(LinkList &L,int n)
{
    //借助一个中间变量，正序建立n个元素的单链表，时间复杂度仍然为O(n)
    //先建立个带有头结点的单链表L,头结点指针域为空,默认使用Linklist建立L是即为空
    LinkList r = L;
    for (int i = 0; i < n; ++i)
    {
        LinkList p = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));//生成新结点
        scanf("%d",&p->data);
        //插入到表尾
        r->next = p;
        r = p;
    }
    r->next = NULL;
}

//**************************按序输出单链表的各个元素****************************
void PrintList_L(LinkList L)
{
    LinkList p = L->next;//p指向第一个元素
    while(p)
    {
        printf("%d ", p->data);
        p = p->next;
    }
}

//***********************取出指定位序的单链表中的数据元素***********************
int  GetElem_L(LinkList L,int i)
{
    //时间复杂度为O(n)
    //L为带头结点的单链表的头指针
    //返回链表的第i个元素，若没有，则错误提示
    LNode *p = L->next; //初始化，p指向第一个结点
    int j = 1;//计数器
    int e;//返回值
    while(p && j<i)
    {
        //顺指针向后查找，知道p指向第i个元素或者p为空
        p = p->next;
        ++j;
    }
    if (!p || j>i)
    {
        printf("没有找到该元素，请确认后重新输入位序！
");
        e = MAX;
        return e;
    }
    e = p->data;
    return e;
}


//*******************向单链表的指定位序插入一个元素********************
void ListInsert_L(LinkList &L,int i,int e)
{
    //在带头结点的单链表L的第i个位置之前插入元素e,1=<i<=length(L)+1,时间复杂度为O(n)
    /*
    LNode *p = L->next; //初始化，p指向第一个结点,下面一句话效果一样，因为LinkList是指向LNode型的指针变量,无需再加*号
    LinkList p = L->next;
    int j = 1;//计数器
    */
    //上面使p指向第一个结点的方法有问题，如果要将元素插在第一位会有bug，故要从头结点开始
    LinkList p = L;
    int j = 0;
    while(p && j<i-1)
    {
        p = p->next; //寻找第i-1个结点，使p指向它
        ++j;
    }
    if (!p || j>i-1)
    {
        printf("要插入的位置没有找到，可能是插入位序有误！
");
        getchar();
        exit(1);
    }
    LinkList s = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));//生成一个结点s
    s->data = e;
    //插入结点
    s->next = p->next;
    p->next = s;
}

//********************删除单链表的指定位序的一个元素********************
void ListDelete_L(LinkList &L,int i)
{
    //时间复杂度为O(n)
    //在带头结点的单链表L中，删除第i个位置的元素.i<=length(L)
    LNode *p = L; //初始化，p指向头结点
    int j = 0;//计数器
    while(p->next && j<i-1)
    {
        p = p->next; //使p指向被删除结点的前一个结点，即p指向i-1
        ++j;
    }
    if (!(p->next) || j>i-1)
    {
        //要保证p的后一个元素有值，即被删除元素存在
        printf("删除位置不合理，请重新确认！
");
        getchar();
        exit(1);
    }
    //删除该元素
    LNode *q = p->next;
    p->next = q->next;
    free(q);//释放结点
}

//**************************有序链表的合并******************************
void MergeList_L(LinkList &La,LinkList &Lb,LinkList &Lc)
{
    //已知单链线性表La和Lb的元素按值非递减排序
    //归并La和Lb得到新的单链表Lc，Lc的元素也按值非递减排列
    LinkList pa,pb,pc;
    pa = La->next;
    pb = Lb->next;
    //用La的头结点作为Lc的头结点
    pc = La;
    Lc = pc;
    while(pa && pb)
    {
        if (pa->data <= pb->data)
        {
            pc->next = pa;
            pc = pa;
            pa = pa->next;
        }
        else
        {
            pc->next = pb;
            pc = pb;
            pb = pb->next;
        }
    }
    pc->next = pa?pa:pb;
    free(Lb);//释放Lb的头结点
}

int main()
{
    //定义3个链表,初始化3个头结点
    LinkList la = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));
    LinkList lb = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));
    LinkList lc;//
    int count;//计数使用，链表初始化时记录链表元素个数
    int location,value;//插入时的位置和值
    char c;
    //使用头插法逆序建立链表
    printf("请输入la链表元素个数：");
    scanf("%d",&count);
    CreateList_L1(la,count);
    printf("逆序建立的la链表元素为：");
    PrintList_L(la);

    //使用尾插法正序建立链表
    printf("

请输入链表lb元素个数：");
    scanf("%d",&count);
    CreateList_L2(lb,count);
    printf("正序建立的lb链表元素为：");
    PrintList_L(lb);

    //向正序建立的单链表中插入数据
    printf("

请输入lb插入位置和插入值：");
    scanf("%d%d",&location,&value);
    ListInsert_L(lb,location,value);
    printf("插入元素之后的链表元素为：");
    PrintList_L(lb);

    //继续测试该链表的删除效果
    printf("

请输入lb删除位置：");
    scanf("%d",&location);
    ListDelete_L(lb,location);
    printf("删除元素之后的链表元素为：");
    PrintList_L(lb);

    //测试GetElem函数是否有效
    printf("

请输入需要得到的元素位置：");
    scanf("%d",&location);
    value = GetElem_L(lb,location);
    if (value == MAX)
    {
        printf("输入错误或者没有该位置的元素！
");      
    }else
    {
        printf("该元素的值为：%d",value);
    }

    //测试两个链表的归并，前提是两个链表都有序
    MergeList_L(la,lb,lc);
    printf("

两个链表合并后lc的元素是：");
    PrintList_L(lc);

    return 0;
}