数据结构-单链表-结构体定义

单链表，用于存储逻辑关系为 "一对一" 的数据，与顺序表不同，链表不限制数据的物理存储状态，换句话说，使用链表存储的数据元素，其物理存储位置是随机的。

结点在存储器中的位置是任意的，即逻辑上相邻的数据元素在物理上不一定相邻。

例如｛1,2,3｝：

　　

线性表的链式表示又称为非顺序映像或链式映像。

各结点由两个域组成： 

　　数据域：存储元素数值数据

　　指针域：存储直接后继结点的存储位置　　

　　　　

头指针是指向链表中第一个结点的指针

首元结点是指链表中存储第一个数据元素a1的结点

头结点是在链表的首元结点之前附设的一个结点；数据域内只放空表标志和表长等信息

如何表示空表？

答：有头结点时，当头结点的指针域为空时表示空表

在链表中设置头结点有什么好处？

答：⒈便于首元结点的处理

　　　　首元结点的地址保存在头结点的指针域中,所以在链表的第一个位置上的操作和其它位置一致，无须进行特殊处理;

　　⒉便于空表和非空表的统一处理

　　　　无论链表是否为空，头指针都是指向头结点的非空指针，因此空表和非空表的处理也就统一了。

头结点的数据域内装的是什么？

答：头结点的数据域可以为空，也可存放线性表长度等附加信息，但此结点不能计入链表长度值。

链表（链式存储结构）的特点：

1）结点在存储器中的位置是任意的，即逻辑上相邻的数据元素在物理上不一定相邻

2）访问时只能通过头指针进入链表，并通过每个结点的指针域向后扫描其余结点，所以寻找第一个结点和最后一个结点所花费的时间不等

这种存取元素的方法被称为顺序存取法

链表的优缺点：

优点：数据元素的个数可以自由扩充

　　　插入、删除等操作不必移动数据，只需修改链接指针，修改效率较高链表的优缺点

缺点：存储密度小

　　　存取效率不高，必须采用顺序存取，即存取数据元素时，只能按链表的顺序进行访问（顺藤摸瓜）

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

若头指针名是L，则把链表称为表L

用c++描述的单链表大致可以分两种，一种用结构体定义，一种用类定义；

链表也可以分为头插法和尾插法

头插法

生成新结点
将读入数据存放到新结点的数据域中
将该新结点插入到链表的前端

#include<iostream>
using namespace std;

typedef struct SingLinkList {
    int data;                  //数据域
    struct SingLinkList *next; //指针域
}SLL,*Slist; //相当于struct SingLinkList，*Slist相当于struct SingLinkList *

//新建链表，确认链表的长度
void New_LinkList(Slist L,int n)  //Slist L相当于struct SingLinkList * L
{
    int i;
    int v;
    Slist p;
    L->next = NULL;      
    
    //这是用前插法创建链表，此时就不需要使用尾结点了
    //所以遍历的结果是与输入值的顺序是相反的
    for (int i = n; i > 0; i--)
    {
        p = (Slist)malloc(sizeof(SLL));
        cin >> v;
        p->data = v;
        p->next = L->next;  //p的指针域指向L的指针域，即p指向空，
        L->next = p;        //但是此时只有p这个结点，还需要头结点指向p
                            //此时头结点指向p,而p指针域指向最后，
                      //可以认为p是尾结点,它的指针域自然要指向空了。
         //然后你需要几个结点就继续按照原来的一直干下去。记住这是前插法。
        //单链表的结点不像数组可以通过下标找到，它得从头开始找。
        //每个节点都与上一个结点相连没有名字是地址传地址
    }
}

// 获取链表中指定位置的数据元素
int GetElem_LinkList( Slist L, int i, int *e)
{
    Slist p;
    p = L->next;
    int j = 1;

    while (p && j < i)
    {
        p = p->next;
        ++j;
    }

    if (!p || j > i)
    {
        return 0;
    }

    *e = p->data;
    return 1;
}

// 在链表中指定位置插入数据
int Isert_LinkList(Slist L, int i, int* e)
{
    Slist p, s;
    p = L;
    int j = 0;

    while (p && j < i - 1)
    {
        p = p->next;
        ++j;
    }

    if (!p || j > i - 1)
    {
        return 0;
    }

    s = (Slist)malloc(sizeof(SLL));
    s->data = *e;
    s->next = p->next;
    p->next = s;

    return 1;
}

// 删除链表中指定数据元素
int Delete_LinkList(Slist L, int i, int* e)
{
    Slist p, q;
    p = L;
    int j = 0;

    while (p->next && j < i - 1)
    {
        p = p->next;
        ++j;
    }

    if (!(p->next) || j > i - 1)
    {
        return 0;
    }


    q = p->next;
    p->next = q->next;
    *e = q->data;

    free(q);
    return 1;
}

// 显示链表元素的内容
int Print_LinkList(Slist L, char* s)
{
    Slist p;
    
    p = L->next;
    if (p == NULL)
    {
        cout << "该链表为空！" << endl;
        return 0;
    }

    while (p != NULL)
    {
        cout << p->data << " ";
        p = p->next;
    }
    cout << endl;
    return 1;
}

int main()
{
    // 创建并初始化链表
    SLL L;
    cout << "请输入五个节点的数据" << endl;
    New_LinkList(&L, 5);
    Print_LinkList(&L, (char*)"初始化链表：");

    int s, v;

    // 插入数据
    cout << "请输入数据插入的位置和值：";
    cin >> s >> v;
    Isert_LinkList(&L, s, &v);
    Print_LinkList(&L, (char*)"插入后的节点数：");


    // 查询数据
    cout << "请输入数据查询的位置：";
    cin >> s;
    GetElem_LinkList(&L, s, &v);
    cout << "第" << s << "个数据是：" << v << endl;

    // 删除出数据
    cout << "请输入数据删除的位置：";
    cin >> s;
    if (Delete_LinkList(&L, s, &v))
    {
        cout << "数据删除成功，你所删除的数据是:" << v << endl;
    }
    else
    {
        cout << "数据删除失败!" << endl;
    }
    Print_LinkList(&L, (char*)"删除后的链表：");


    return 0;
}

 尾插法

从一个空表L开始，将新结点逐个插入到链表的尾部，尾指针r指向链表的尾结点。
初始时，r同L均指向头结点。每读入一个数据元素则申请一个新结点，将新结点插入到尾结点后，r指向新结点。

 

#include <iostream>
using namespace std;

#define ERROR   0
#define OK      1


// 链表节点的结构体
typedef struct LNode
{
    int data;            // 数据域
    struct LNode* next;    // 指针域
}SLL , * SLNode;


// 新建链表，确认链表的长度
void New_LinkList(SLNode L, int n)
{
    int i;
    int v;

    SLNode p,r;        // 新建单链表
    L->next = NULL;
    r = L;          //尾指针r指向头节点

    //链表的尾插法
    for (int i = n; i > 0; i--)
    {
        p = (SLNode)malloc(sizeof(SLL));  //生成新结点
        cin >> v;
        p->data = v;                  //输入元素值
        p->next = NULL; r->next = p;  //插入到表尾
        r = p;                        //r指向新的尾结点
        //插入的结点p是尾结点，所以要使r指向p，才能让再次插入的
        //结点顺利执行第31行。
    }
}


// 获取链表中指定位置的数据元素
int GetElem_LinkList(SLNode L, int i, int *e)
{
    SLNode p;
    p = L->next;
    int j = 1;

    while (p && j < i)
    {
        p = p->next;
        ++j;
    }

    if (!p || j > i)
    {
        return ERROR;
    }

    *e = p->data;
    return OK;
}


// 在链表中指定位置插入数据
int Isert_LinkList(SLNode L, int i, int* e)
{
    SLNode p, s;
    p = L;
    int j = 0;

    while (p && j < i - 1)
    {
        p = p->next;
        ++j;
    }

    if (!p || j > i - 1)
    {
        return ERROR;
    }

    s = (SLNode)malloc(sizeof(SLL));
    s->data = *e;
    s->next = p->next;
    p->next = s;

    return OK;
}


// 删除链表中制定数据元素
int Delete_LinkList(SLNode L, int i, int* e)
{
    SLNode p, q;
    p = L;
    int j = 0;

    while (p->next && j < i - 1)
    {
        p = p->next;
        ++j;
    }

    if (!(p->next) || j > i - 1)
    {
        return ERROR;
    }


    q = p->next;
    p->next = q->next;
    *e = q->data;

    free(q);
    return OK;
}


// 显示链表元素的内容
int Print_LinkList(SLNode L, char* s)
{
    SLNode p;

    p = L->next;
    if (p == NULL)
    {
        cout << "该链表为空！" << endl;
        return ERROR;
    }

    while (p != NULL)
    {
        cout << p->data << " ";
        p = p->next;
    }
    cout << endl;
    return OK;
}


int main()
{
    // 创建并初始化链表
    struct LNode L;
    cout << "请输入五个节点的数据" << endl;
    New_LinkList(&L, 5);
    Print_LinkList(&L, (char*)"初始化链表：");

    int s, v;

    // 插入数据
    cout << "请输入数据插入的位置和值：";
    cin >> s >> v;
    Isert_LinkList(&L, s, &v);
    Print_LinkList(&L, (char*)"插入后的节点数：");


    // 查询数据
    cout << "请输入数据查询的位置：";
    cin >> s;
    GetElem_LinkList(&L, s, &v);
    cout << "第" << s << "个数据是：" << v << endl;

    // 删除出数据
    cout << "请输入数据删除的位置：";
    cin >> s;
    if (Delete_LinkList(&L, s, &v))
    {
        cout << "数据删除成功，你所删除的数据是:" << v << endl;
    }
    else
    {
        cout << "数据删除失败!" << endl;
    }
    Print_LinkList(&L, (char*)"删除后的链表：");


    return 0;
}