C语言链表实现
我學數據結構的時候也是感覺很困難,當我學完后我發現了之所以困難時因為我沒有系統的進行學習,而且很多教授都只是注重數據結構思想,而忽略了代碼方面,為此我寫了這些博文給那些試圖自學數據結構的朋友,希望你們少走彎路
我嘗試用最簡單的語言與代碼來描述鏈表,事實上它本身也很簡單
靜態單鏈表實現
下面一部分的討論都將圍繞上面這幅圖片展開,既然是逐步實現,我不考慮在開頭就讓這個單鏈表完美實現,它將只有兩個部分:鏈表的創建&遍歷鏈表輸出
首先我們要知道一些簡單的概念,一個鏈表是由節點構成,而每個節點又是又一個數據域和一個指向下一個節點的指針構成,因此我們可以很容易寫出下面的結構
struct node//節點 {int data;//數據域,這里我們選擇存儲int型struct node *next;//指針域,指向下一個節點,因此被定義為struct *NODE };
然后再認真觀察一下上面的圖會發現似乎還有一個頭指針沒有用(head pointer),頭指針的作用就是在浩瀚的內存中指向這個鏈表的第一個節點,然后我們由第一個節點(通常稱之為頭結點)的next指針指向下面一個,因此很容易就能想到,只要有了頭指針我們就能很容易的對鏈表進行各項操作。
于是我們可以繼續寫代碼了:
int main(){//創建上圖的鏈表node *head;//一個頭指針。用來指向這個鏈表的第一個節點node *f=new node;//對應上圖第一個節點first node,這種奇葩命名法不是我要讓你們學會的,另我使用了new而不是malloc主要是因為惰性node *s=new node;//對應上圖第二個節點second nodenode *t=new node;//對應上圖第三個節點third nodef->data=8;//第一個node的值f->next=s;//第一個節點next指針指向第二個節點s->data=7;//第二個node的值s->next=t;//第二個節點next指針指向第三個節點t->data=9;//第三個節點值t->next=NULL;//從上圖得知第三個節點后沒有節點了,所以指向NULL,通常稱這個節點為尾節點head=f;//頭指針指向第一個節點,至于為什么前面已經說了//打印這個鏈表里面儲存的元素std::cout<<"鏈表數據:"<<"\n";node *print_ptr=head;//為什么這里要new一個print_ptr?因為我們可能還要利用head進行其他操作,如果直接用head進行下面的操作,就意味著head指向的位置已經改變了while(print_ptr!=NULL){std::cout<<print_ptr->data<<"\n";//通過頭結點迭代打印每個節點的值print_ptr=print_ptr->next;//更新,讓當前指針指向下一個節點}//輸出節點的個數,雖然我們已經知道了是3個node *length_ptr=head;//同上面的print_ptrint k=0;while(length_ptr!=NULL){k++;length_ptr=length_ptr->next;}std::cout<<"鏈表節點個數:"<<"\n"<<k<<"\n";//插入一個節點,這里我選擇在第一個節點與第二個節點之間插入一個新節點ins_nodenode *ins_node=new node;//為即將插入的節點從堆上分配點內存ins_node->data=14;//賦值ins_node->next=s;//讓新節點的next指向第二個節點f->next=ins_node;//然后讓第一個節點的next指向新節點,這就完成了插入//刪除之前插入的節點ins_node=f->next;//讓第一個節點next指向新插入的節點,這里你可能會感到疑惑,我建議你畫圖或者再看看上面的圖就能理解,當然你也可以看下面f->next=ins_node->next;//第一個節點的next指向新節點的next,因為新節點的next相當于指向了第二個節點,所以這里也等價于第一個節點指向第二個節點f->next=f-next->nextsystem("pause"); } 上面就完成了使用尾插法創建的一個鏈表及其簡單操作包括創建/輸出/插入/刪除,不過如你所見它也存在許多不足,比如命名的拙計,new后沒有delete,以及全部在main中執行沒有考慮使用函數等等缺陷,不過這沒關系,因為我們會一步步修改最終讓他成為一個不錯的鏈表可能你關于上面插入與刪除你沒有搞清楚,這里我再特意講一下
上圖我們需要把儲存14這個數據的node插入到一和二之間,于是我們就需要更改next指針,所以之前f->next=s;就不能用了,
你可能會想到讓第一個指向新節點,然后再讓新節點指向第三個,如:
事實通常證明第一感覺是錯誤的,仔細看看上面代碼你就會發現加入f->next=ins_node,那么第二條就相當于ins_node->next=ins_node;它指向了自己!所以我們需要反過來思考,先讓新節點指向第二個,然后再讓第一個指向新節點,就如上面的代碼了,至于刪除我沒有弄出圖片,我只是簡單講一下,刪除是直接讓第一個節點的next指向需要刪除的節點,然后再讓第一個節點的next指向需要刪除的節點的next,你可能會思考為什么不直接讓第一個節點next指向第二個呢?這個疑問你可以自己解答比較好
動態單鏈表實現
到這里一個簡單的鏈表就已經實現了,但是我們還需要繼續改進,因為我們有時候不知道每個節點儲存的數據,所以我們就需要一個動態鏈表了,下面這個將實現把用戶輸入的數據以鏈式結構儲存,也就是動態鏈表
雙向鏈表實現
再想想上面圖片,下面要介紹的就是雙向鏈表,雙向鏈表與單項鏈表的區別就在于它有一個指向前一個節點的指針,于是我們就應該定義這樣的結構體typedef struct NODE {int data;struct NODE *next;struct NODE *pre; }node;由于雙向鏈表不可避免有些操作需要從后向前遍歷,于是我們就應該添加一個概念,尾指針,也就是指向尾節點的指針,如下就實現了一個雙向鏈表,它有三個節點abc,并有兩種輸出方式 #include <iostream>typedef struct NODE {int data;struct NODE *next;struct NODE *pre; }node;int main(){node *a=new node,*b=new node,*c=new node;node *head=a;node *tail=c;a->data=9;a->next=b;a->pre=NULL;b->data=17;b->next=c;b->pre=a;c->data=6;c->next=NULL;c->pre=b;//輸出/*node *print_head=head;while(print_head!=NULL){std::cout<<print_head->data<<"\n";print_head=print_head->next;}*//*node *print_head=tail;while(print_head!=NULL){std::cout<<print_head->data<<"\n";print_head=print_head->pre;}*/system("pause"); }
雙向鏈表的難點不是創建輸出而是插入與刪除,我沒有制作圖片,所以這需要讀者認真去思考一下,建議畫圖,也很容易理解,下面代碼是在上面創建了abc的基礎上實現的在ab間插入一個k,然后再刪除它
//插入node *k=new node;k->data=698;k->pre=a;k->next=a->next;k->next->pre=a;a->next=k;//刪除k->pre->next=k->next;k->next->pre=k->pre;循環單鏈表
循環鏈表我不考慮講,因為它就是把尾巴節點指向了頭節點從而形成一個環,所以說循環鏈表不叫loop linked list而叫circular linked list總結
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