鏈表的定義

• 鏈表：由一系列結(jié)點(diǎn)（鏈表中每一個(gè)元素稱為結(jié)點(diǎn)）組成，每個(gè)結(jié)點(diǎn)包括兩個(gè)部分：一個(gè)是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)域，另一個(gè)是存儲(chǔ)下一個(gè)結(jié)點(diǎn)地址的指針域。

• 鏈表這種存儲(chǔ)方式，其元素個(gè)數(shù)是不受限定的，當(dāng)進(jìn)行添加元素的時(shí)候存儲(chǔ)的個(gè)數(shù)就會(huì)隨之改變。
• 鏈表和數(shù)組的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比：

數(shù)據(jù)形式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

鏈表	運(yùn)行時(shí)確定大小，快速插入和刪除元素	不能隨機(jī)訪問，用戶必須提供編程支持
數(shù)組	C直接支持，提供隨機(jī)訪問	在編譯時(shí)確定大小，插入和刪除元素很費(fèi)時(shí)

• 在鏈表中有一個(gè)頭指針變量，這個(gè)指針變量保存一個(gè)地址，通過這個(gè)地址來找到這個(gè)鏈表，頭指針節(jié)點(diǎn)指向第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，在鏈表中每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含兩個(gè)部分：數(shù)據(jù)部分和指針部分。雖然結(jié)構(gòu)體不能含有與本身類型相同的結(jié)構(gòu)，但是可以含有之相同類型結(jié)構(gòu)的指針，這種定義是鏈表的基礎(chǔ)，鏈表中每一項(xiàng)都包含在何處能找到下一項(xiàng)的信息。而最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針指向必須為空NULL，從鏈表的原理來看不用擔(dān)心鏈表的長(zhǎng)度會(huì)超出范圍這種問題。
• 鏈表的聲明

typedef struct ListNode{int val;struct ListNode* next;ListNode(int x) :val(x), next(NULL){} };

鏈表的基本操作

一、創(chuàng)建單鏈表

• 創(chuàng)建頭節(jié)點(diǎn)head，并且將當(dāng)前結(jié)點(diǎn)p指向頭結(jié)點(diǎn)（p=head）；
• 創(chuàng)建下一個(gè)結(jié)點(diǎn)q，當(dāng)前結(jié)點(diǎn)p的下一結(jié)點(diǎn)為q（p->next=q）；
• 結(jié)點(diǎn)p后移一位（p = p->next）；

#include <iostream> #include<vector>using namespace std;struct ListNode{int val;struct ListNode* next;ListNode(int x) :val(x), next(NULL){} };int main(){int num;cin >> num;ListNode *head = new ListNode(num);ListNode *p = head;// 利用尾插法創(chuàng)建一個(gè)鏈表while (cin >> num){ListNode* q = new ListNode(num);p->next = q; p = p->next;}// 遍歷這個(gè)鏈表，并輸出每個(gè)結(jié)點(diǎn)的元素ListNode *m = head;while (m != nullptr){cout << m->val << endl;m = m->next;}return 0; }

二、插入節(jié)點(diǎn)

• 判斷原鏈表是否是空鏈表，如果是，將head指向新增結(jié)點(diǎn)；
• 如果不是空鏈表，向鏈表尾部插入新結(jié)點(diǎn)；

ListNode* insertNode(ListNode* head, int data){ListNode *newNode = new ListNode(data);ListNode *p = head;if (p == nullptr){head = newNode;} else {while (p->next != nullptr){p = p->next;}p->next = newNode;}return head; }

三、刪除節(jié)點(diǎn)

ListNode *deleteNode(ListNode* head, int data){ListNode *p = head;// 首先判斷是不是空鏈表if (p == nullptr){return head;} else {// 判斷是不是刪除頭節(jié)點(diǎn)if (p->val == data){head = p->next;delete p;return head;} else {// 如果有該結(jié)點(diǎn)，遍歷到待刪除節(jié)點(diǎn)的前一節(jié)點(diǎn)while (p->next != nullptr && p->next->val != data){p = p->next;}// 遍歷完整個(gè)鏈表都沒有待刪除節(jié)點(diǎn)if (p->next == nullptr){return head;} else {ListNode *deleteNode = p->next;p->next = deleteNode->next;delete deleteNode;return head;}}} }

四、遍歷鏈表

• 定義一個(gè)用于遍歷的臨時(shí)指針，用while循環(huán)實(shí)現(xiàn)遍歷輸出等操作；

void ScanList() {// 定義一個(gè)臨時(shí)變量來指向頭struct Node *temp = head; while (temp != NULL){printf("%d\n",temp->a);// temp指向下一個(gè)的地址 即實(shí)現(xiàn)++操作temp = temp->next; } }

五、 查詢指定的節(jié)點(diǎn)(遍歷)

struct Node *FindNode(int a ) {struct Node *temp = head;while(temp != NULL) {if(a == temp->a) {return temp;}temp = temp->next;}return NULL; }

六、鏈表清空

• FreeList函數(shù)仍是采用遍歷的方式一個(gè)一個(gè)的將節(jié)點(diǎn)內(nèi)存釋放，最后實(shí)現(xiàn)全部刪除的效果，但是要注意在最后應(yīng)該講頭尾節(jié)點(diǎn)至NULL否則下次的鏈表將會(huì)接著這次的頭尾。

void FreeList() {// 定義一個(gè)臨時(shí)變量來指向頭struct Node *temp = head; while (temp != NULL) {struct Node *pt = temp;// temp指向下一個(gè)的地址 即實(shí)現(xiàn)++操作temp = temp->next; // 釋放當(dāng)前free(pt); }// 頭尾清空,不然下次的頭就接著0x10head = NULL;end = NULL; }

七、反轉(zhuǎn)鏈表

• 假設(shè)pNode是當(dāng)前的節(jié)點(diǎn)，pPrev是pNode前面的節(jié)點(diǎn)，PNext是PNode后面的節(jié)點(diǎn)，那么：
• • 當(dāng)pNode不為nullptr，且pNext不為nullptr的時(shí)候：
    ① 將pNode指向pPrev（pNode->next = pPrev）；
    ② 將pNode給pPrev（pPrev= pNode）；
    ③ 將pNext給pNode（pNode = pNext）；
• • 當(dāng)pNode不為nullptr，且pNext==nullptr的時(shí)候，把反轉(zhuǎn)后的頭部指向pNode；

#include <iostream> #include<vector>using namespace std;struct ListNode{int val;struct ListNode *next;ListNode(int x) :val(x), next(NULL){} };// 反轉(zhuǎn)鏈表 ListNode *reverse(ListNode *head) {ListNode *pPrev = nullptr;ListNode *p = head;ListNode *pReverseHead = nullptr;while (p != nullptr){ListNode *pNext = p->next;if (pNext == nullptr){pReverseHead = p;}p->next = pPrev;pPrev = p;p = pNext;}return pReverseHead; }int main(){int num;cin >> num;ListNode *head = new ListNode(num);ListNode *p = head;while (cin >> num){ListNode *q = new ListNode(num);p->next = q;p = p->next;}p->next = nullptr;ListNode *result = reverse(head);ListNode *node = result;while (node != nullptr){cout << node->val << endl;node = node->next;}return 0; }

八、倒數(shù)第K個(gè)節(jié)點(diǎn)

• 設(shè)置快慢指針，快指針比慢指針多走k-1步，那么快指針走到終點(diǎn)的時(shí)候，慢指針指向倒數(shù)第K個(gè)結(jié)點(diǎn)；

ListNode *FindKthToTail(ListNode *pListHead, unsigned int k) {if (pListHead == nullptr || k == 0){return nullptr;}ListNode *pAhead = pListHead;// 判斷K是不是超出了鏈表的長(zhǎng)度for (int i = 0; i< k - 1; i++){if (pAhead->next != nullptr){pAhead = pAhead->next;} else {return nullptr;}}ListNode *pBehind = pListHead;while (pAhead->next != nullptr){pAhead = pAhead->next;pBehind = pBehind->next;}return pBehind; }

九、判斷鏈表是否有環(huán)

• 可以設(shè)置快慢指針，快指針一次走兩步，慢指針一次走一步，如果快指針追上了走的慢的指針，那么鏈表有環(huán)，如果走到了鏈表尾部都沒有追上，說明鏈表無環(huán)。
• 如果有環(huán)，返回入口節(jié)點(diǎn)：返回的節(jié)點(diǎn)一定在環(huán)內(nèi)，如果計(jì)算出環(huán)中節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)count，快指針比慢指針多走count步，那么兩個(gè)指針相遇時(shí)，就是環(huán)的入口節(jié)點(diǎn)。

// 判斷快慢指針是否相遇 ListNode *MeetNode(ListNode *pHead){ListNode *pNode = pHead;// 判斷鏈表是否為空if(pNode == nullptr){return nullptr;}// 設(shè)置慢指針（慢指針不能為nullptr）ListNode *slowNode = pNode -> next;if(slowNode == nullptr){return nullptr;}// 設(shè)置快指針ListNode *fastNode = slowNode -> next;while(fastNode != nullptr && slowNode != nullptr){// 相遇返回快/慢指針if(fastNode == slowNode){return fastNode;}// slow走一步slowNode = slowNode ->next;// fast走兩步（走下一步需要判讀是不是為nullptr）fastNode = fastNode -> next;if (fastNode -> next != nullptr){fastNode = fastNode -> next;}}return nullptr; }// 計(jì)算環(huán)中節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù) int Count(ListNode *pMeet){int count = 0;ListNode * pNode = pMeet;while(pNode->next != pMeet){++count;pNode = pNode -> next;}++ count;return count; }// 計(jì)算環(huán)的入口節(jié)點(diǎn) ListNode *EntryNodeOfLoop(ListNode *pHead) {ListNode *meetNode = MeetNode(pHead);if (meetNode == nullptr){return nullptr;}int count = Count(meetNode);ListNode *aheadNode = pHead;ListNode *behindNode = pHead;for(int i = 0; i< count; i++){aheadNode = aheadNode ->next;}while(aheadNode != behindNode){aheadNode = aheadNode -> next;behindNode = behindNode -> next;}ListNode *result = aheadNode;return result; }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【数据结构与算法】之链表的操作和使用的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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