最近快畢業了,復試又復習了一些知識.其中就包括那些被遺忘的鏈表知識,而它又是C語言中非常重要一個知識點.同時發現很多同學都會忘記該知識,所以通過這篇文章一方面幫助大家回憶鏈表知識,同時對剛接觸C語言的同學也有幫助.我采用問答的方式回顧那些知識,希望能接受!
提示:該文章引用李鳳霞(北理)的《C語言程序設計教程》及課件和譚浩強(清華)的《C程序設計》.

一.鏈表基本概念

1.什么是鏈表?
鏈表是一種常見的動態進行存儲分配的數據結構.
2.為什么會出現鏈表這種結構呢?
(1).C語言中使用數組存放數據時,須先定義固定數組長度,確定元素個數.如果數據超過其容量就會發生數組溢出;為防止該溢出,往往會定義很大的數組,但這樣又造成資源空間浪費.如果程序采用動態數組方法復制增長的數據,方法可行但效率太低;
(2).如果在數組中需要刪除一個數據或插入一個數據時,此時需要將刪除或插入點數組后面的數據依次移動,這樣的移動也會導致程序效率非常低.
3.此時,鏈表這種動態存儲數據的結構油然而生.你是否看到了數組與鏈表兩者一些簡單區別呢?那么鏈表的基本單位又是什么呢?
結點是鏈表的基本存儲單位,在鏈表中所有元素都存儲在一個具有相同數據結構的結點中.一個結點對應一組數據元素,每個結點在內存中使用一塊連續的存儲空間(一個結點可由多種數據域組成),每個結點之間使用不連續的存儲空間,結點之間通過指針鏈接.結點由數據域和指針域/鏈組成.常用定義如下:

struct node {dadatype data; //數據域struct node *next; //指針域:指向node結點指針 };

4.知道了鏈表的基本存儲單位后,那鏈表的基本組成部分是什么呢?
鏈表一般由三部分組成:
(1).表頭指針:指向鏈表頭結點的指針,頭指針是鏈表的標志,通常用head定義頭指針;
(2).表頭結點:鏈表的第一個結點,一般不保存數據信息.鏈表中可沒有表頭結點(后面講述),它是為方便引入結點.
(3).數據結點:實際保存數據信息的結點.示意圖如下:

5.前面講到可能鏈表中沒有表頭結點,那么鏈表常見形式有哪些呢?
常見的形式包括:有表頭結點的單向鏈表、無表頭結點的單向鏈表、有表頭的單向循環表、無表頭的單向循環表.其中有表頭與無表頭的差別在于是否有表頭結點,插入刪除操作對應不同的判斷;單向鏈表與單向循環鏈表的區別在于最后一個數據結點指針是NULL還是指向表頭結點.雙向鏈表即兩個指針分別指向前一個位置和后一個位置的鏈表.

6.那么鏈表中的常見操作包括哪些呢?
鏈表的常見操作包括:建立鏈表、遍歷鏈表、求鏈表表長、插入數據、刪除結點.下面將詳細解決.

二.鏈表基本操作

1.建立鏈表
建立鏈表前先定義一個包含數據域與指針域的結構類型,然后建立指向表頭結點的頭指針head,通過malloc函數動態申請內存作為表頭結點.其中void *malloc(int size)的頭文件為"stdlib.h".動態分配長度size字節存儲區.

//定義結構類型 typedef struct node {char name[20]; //數據域struct node *next; //指針域 }NODE; NODE *head,*p; //說明指針 //建立空鏈表(僅表頭結點) p=(NODE *)malloc(sizeof(NODE)); p->next=NULL; head=p; //插入一個數據結點 p=(NODE *)malloc(sizeof(NODE)); gets(p->name); //輸入姓名 p->next=head->next; //p指向下一個結點=head指向下一個及誒單 head->next=p; //p結點插入表頭結點head后

上面代碼的執行過程如下圖所示:

如果想通過函數實現建立鏈表的代碼如下:

//建立n個結點的鏈表 void create(NODE *head,int n) {NODE *p;for(;n>0;n--){p=(NODE *)malloc(sizeof(NODE));gets(p->name);p->next=head->next;head->next=p;} }

但是需要注意:通過此種方法建立時,總是在head后插入一個新的結點,這就導致最終插入的順序為輸入順序的逆序存儲該n個結點的信息.如果想順序插入,只需要讓head結點指向第一個插入結點p,第一個指向第二個,依次最后一個結點指向NULL即可.在約瑟夫循環中我將講述.
2.遍歷鏈表
遍歷鏈表中某個結點,即從鏈表第一個結點開始依次進行查找通過output函數可以實現,如果想具體增加一些遍歷條件可以在函數中添加,下面output函數依次輸出學生姓名.

//遍歷輸出結果 void output(NODE *head) {NODE *p;p=head->next; //含表頭結點while(p!=NULL){puts(p->name);p=p->next;} }

如果想計算鏈表的長度,如果含表頭結點時,從第一個結點開始依次遍歷,沒找到一個結點其長度加1,直到鏈表尾.如果鏈表為空時,表頭結點head->next==null.此時返回的為0即可.

//計算鏈表長度 int count(NODE *head) {int number=0;NODE *p;p=head->next;while(p!=NULL){number++;p=p->next;}return number; }

自定義main函數調用其函數,程序測試結果如下圖所示,是不是反序一目了然.

3.插入數據
在鏈表中第i個結點后面插入一個新節點的算法如下:
(1).定位第i個結點.讓指針q指向第i個結點,指針p指向要插入的結點.
(2).鏈接后面的指針:p->next=q->next.
(3).鏈接前面指針:q->next=p.
如下圖所示過程:

具體代碼如下圖所示,其中采用insert函數插入新結點時,可能遇到兩種特殊情況:其一是向空表中插入新節點,其二是向鏈表最后一個元素后面插入一個新結點.

//插入新結點 head頭指針 p插入指針 i位置 void insert(NODE *head,NODE *p,int i) {NODE *q;int n = 0;q = head;//第一步 尋找到第i個結點位置while(n<i&&q->next!=NULL){q = q->next; n++;}//第二步 鏈接后面的指針p->next = q->next;//第三步 鏈接前面的指針q->next = p; }

4.刪除數據
在鏈表中可以刪除任意一個數據結點,其中刪除鏈表中第i個結點的算法如下:
(1).定位第i-1個結點位置.指針q指向第i-1個結點,指針p指向被刪除結點.
(2).摘鏈:q->next=p->next.
(3).釋放結點p:free(p).
其中void free(void *p)釋放p所指向的內存空間,頭文件為"stdlib.h".如下圖所示:

具體代碼如下圖所示,同時通常在刪除結點p后,需要把q指向的下一個新的結點賦值為p,可以繼續執行刪除操作.

//刪除第i個結點 void delete_node(NODE *head,int i) {NODE *q,*p;int n = 0;q = head;//第一步 尋找到第i-1個結點位置 q指針指向while(n<i-1&&q->next!=NULL){q = q->next;n++;}if(q->next!=NULL){//第二步 摘鏈 q指向p的下一個結點p = q->next;q->next = p->next;//第三步 釋放結點free(p);} }

希望讀者思考一個問題,在刪除結點時,如果鏈指針摘鏈操作后沒有free釋放掉該結點,會導致什么結果呢?如果你學過C++或Jave,你又能回憶起它的內存管理和泄露知識嗎?

三.鏈表經典問題-約瑟夫循環問題

通過上面對鏈表的講述,你是否能回憶起一些它的簡單知識呢?下面我想通過鏈表知識中最經典的題目"約瑟夫循環問題"讓我們看看鏈表如何在實例中應用.
題目:有N個孩子圍成一圈并依次編號(從1起),老師指定從第M個孩子開始報數,當報到第S個孩子時出列,然后下一個孩子從1開始繼續報數,依次出列.求孩子出列的順序或求最后一個孩子的編號.
輸入:輸入n(孩子個數),m(開始報數編號),s(報s出列).
輸出:孩子出列順序或最后一個孩子編號.
分析:如下圖所示,當輸入n=5,m=2,s=3時表示總共有5個孩子,通過單向循環鏈表圍成一圈,m=2表示從第二個孩子開始報數,第二個孩子報數1,第三個報數2,第四個孩子報數3(s=3)出列.依次出列順序為:4-2-1-3-5.

完成該程序需要:
(1).建立單向循環鏈表.注意此時建表是順序建立,前面講述的在head后插入新結點為逆序建表.此時需要依次插入head->a1->a2.最后在讓q->next=head構建循環鏈表.(代碼無表頭結點)
(2).通過循環找到開始報數的結點,p指向開始報數的結點,q指向其前一個結點,因為刪除p時需要通過前一個結點q摘鏈.
(3).循環依次報數刪除結點,知道p=p->next退出循環,此時僅剩最后一個結點.

#include<stdio.h> #include<stdlib.h>//定義結構 typedef struct node {int no;struct node * next; }NODE;int main() {int i,j,k;int n,m,s; //n個孩子 從m個開始報數 s個出列NODE *head,*p,*q; //頭結點 p插入結點 q插入前一個結點printf("請輸入數字:\n");scanf("%d %d %d",&n,&m,&s);//建表 順序插入無表頭單向循環鏈表head=NULL;for(i=1;i<=n;i++) //i存儲序列號{p=(NODE*)malloc(sizeof(NODE));p->no=i;if(head==NULL) head=p; //第一個結點存入headelse q->next=p; //q鏈接新插入結點pq=p; //新插入結點構成鏈尾}q->next=head; //鏈尾鏈接鏈頭構成循環//尋找輸出的位置m p為開始的結點 q為其前面一個結點q=head;p=head;for(k=1;k<m;k++) //如果m=1 即第一個位置{p=p->next;}while(q->next!=p) //尋找q指針 q為p的前一個結點{q=q->next;}//刪除結點及輸出printf("輸出刪除結點順序:\n");while(p->next!=p){//尋找到要刪除結點位置for(j=1;j<s;j++){q=p;p=p->next; }//輸出結點并刪除printf("%d ",p->no);q->next=p->next;free(p);p=q->next;}printf("\n最后剩余結點:%d\n",p->no);system("PAUSE");return 0; }

測試用例及輸出結果如下所示:
(1).輸入n=5 m=2 s=3

(2).輸入n=35 m=5 s=3

如果你是一位剛接觸C語言的同學,希望文章能令你對鏈表有些認識;
如果你是考研或找工作的同學,希望對你在面試題或考研題中有所幫助;
如果你對鏈表有很深入的認識,希望當你閱讀該文章時能對我這樣的年輕人慧心一笑;
最后希望該文章對大家有所幫組,同時如果文章中有錯誤或不足之處,還請海涵!同時感謝母校BIT及老師,四年轉瞬即逝,還有很多知識需要學習.這篇文章僅僅是自己對鏈表知識的一些總結及在線筆記,請尊重作者的勞動果實!
(By:Eastmount 2014-3-28 夜2點 原創CSDNhttp://blog.csdn.net/eastmount/)

總結

以上是生活随笔為你收集整理的[C/C++基础知识] 那些被遗忘的链表知识的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。