線性表的鏈?zhǔn)奖硎竞蛯?shí)現(xiàn)

上節(jié)提到，由于順序表的特點(diǎn)是邏輯關(guān)系上相鄰的兩個(gè)元素在物理位置上也相鄰，因此可以隨機(jī)存取表中任一元素。然而，這也導(dǎo)致了順序表在執(zhí)行插入或刪除操作時(shí)，需要移動(dòng)大量元素。本節(jié)來(lái)討論線性表的另一種存儲(chǔ)方式——鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。

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1 線性表的鏈?zhǔn)奖硎?/h2>

1.1 單鏈表的定義 Single Linked List

線性表的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是用一組任意的存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)線性表的數(shù)據(jù)元素，這些存儲(chǔ)單元可以連續(xù)也可以不連續(xù)。因此，為了表示每個(gè)數(shù)據(jù)元素與其后繼的邏輯關(guān)系，除了存儲(chǔ)其信息本身外，還需要存儲(chǔ)一個(gè)指示其后繼的信息（即其后繼的存儲(chǔ)地址）。這兩部分信息共同構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)元素的存儲(chǔ)映像，稱為結(jié)點(diǎn)（Node）。其中，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素信息的域稱為數(shù)據(jù)域；存儲(chǔ)后繼存儲(chǔ)位置的域稱為指針域，指針域中存儲(chǔ)的信息稱為指針或鏈。

因?yàn)榇祟愭湵淼拿總€(gè)結(jié)點(diǎn)中只包含一個(gè)指針域，故又稱為單鏈表或線性鏈表。

1.2 單鏈表的特點(diǎn)

換句話說(shuō)，單鏈表中的數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系是由結(jié)點(diǎn)中的指針指示的，所以邏輯上相鄰的兩個(gè)元素不需要在物理地址上也相鄰，這種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)為非順序映像或鏈?zhǔn)接诚瘛?/p>

在單鏈表中，只要知道前一個(gè)元素，通過(guò)指針就可以找到后一個(gè)元素。但是鏈表中的第一個(gè)數(shù)據(jù)元素就不是很好表達(dá)，因此我們需要引入“頭結(jié)點(diǎn)”（如下圖中的 head）。頭結(jié)點(diǎn)的作用是指向表中的第一個(gè)元素結(jié)點(diǎn)，頭結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)域中可以不存儲(chǔ)任何信息，也可以存儲(chǔ)表長(zhǎng)等描述線性表的附加信息。若線性表為空表，則頭結(jié)點(diǎn)的指針域?yàn)榭铡?br />
頭指針和頭結(jié)點(diǎn)

上圖中的單鏈表在第一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)（即保存 $a_1$ 的結(jié)點(diǎn)）之前，還有一個(gè)和普通結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)一致的頭結(jié)點(diǎn)，包含數(shù)據(jù)域和指針域。還有一些鏈表沒(méi)有完整的頭結(jié)點(diǎn)，只有一個(gè)指針指向第一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)，這個(gè)指針被稱為頭指針（可以看成是只包含指針域的頭結(jié)點(diǎn)）。

這兩種表示方法沒(méi)有區(qū)別，不管有沒(méi)有頭結(jié)點(diǎn)，頭指針都始終指向鏈表的第一個(gè)結(jié)點(diǎn)。但是為了操作方便，一般都加上頭結(jié)點(diǎn)。

總結(jié)

• 單鏈表不需要大量連續(xù)的存儲(chǔ)單元，可以更好地利用非連續(xù)內(nèi)存。
• 同時(shí)，由于單鏈表除了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素本身，還存儲(chǔ)了指向下一個(gè)元素的指針，因此也需要浪費(fèi)更多的存儲(chǔ)空間。
• 由于單鏈表的各元素離散地分布在存儲(chǔ)空間中，所以只能順序存取。如果要獲取第 $n$ 個(gè)元素，必須先遍歷前 $n?1$ 個(gè)元素，因此單鏈表的查找操作效率很低。

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2 單鏈表的實(shí)現(xiàn)

2.1 結(jié)點(diǎn)的定義

要實(shí)現(xiàn)鏈表，首先要定義結(jié)點(diǎn)，按照定義，每一個(gè)結(jié)點(diǎn)包含存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)域和存儲(chǔ)后繼位置的指針域：

/********** 單鏈表的定義 **********/ typedef int elemType; typedef struct LNode{elemType data; // 數(shù)據(jù)域struct LNode *next; // 指針域 } LNode, *LinkedList;

其中我們給 LNode 定義了一個(gè)別名 LinkedList，這個(gè)類型別名是一個(gè)指針類型。實(shí)際上使用 LNode 和 LinkedList 會(huì)得到一樣的效果，但是使用合適的別名可以讓我們更好地理解代碼。當(dāng)我們要使用的變量的功能側(cè)重于標(biāo)識(shí)位置時(shí)，就聲明這個(gè)對(duì)象為 LinkedList ；當(dāng)我們要使用的變量是結(jié)點(diǎn)時(shí)，就聲明這個(gè)對(duì)象為 LNode 。例如：

// 頭指針，尾指針和臨時(shí)指針 LinkedList head, tail, tmp; // 新結(jié)點(diǎn)n LNode *n;

2.2 主要操作的實(shí)現(xiàn)

2.2.1 頭插法建立單鏈表

單鏈表的生成可以有兩種方式，從頭部插入和從尾部插入。其中頭插法從空表開始，每生成一個(gè)新結(jié)點(diǎn)，就插入當(dāng)前鏈表的表頭，即頭結(jié)點(diǎn)之后。

/** Function: 頭插法建立單鏈表* ----------------------------* 從空表開始生成新結(jié)點(diǎn)，并將讀取到的數(shù)據(jù)存放到新結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)域中，* 然后將新結(jié)點(diǎn)插入到頭結(jié)點(diǎn)之后。*/ LinkedList headInsert(LinkedList &L){ LNode *n; // 先聲明一個(gè)結(jié)點(diǎn)指針n，用來(lái)指向?qū)?lái)生成的新結(jié)點(diǎn)elemType e; // 元素e，用來(lái)接收輸入的元素?cái)?shù)據(jù)L = new LNode; // 創(chuàng)建頭結(jié)點(diǎn)L->next = NULL; // 初始為空鏈表scanf("%d", &e); while(e!=-1){n = new LNode; // 創(chuàng)建新結(jié)點(diǎn)n->data = e; n->next = L->next; // 將新結(jié)點(diǎn)插入頭結(jié)點(diǎn)之后L->next = n; scanf("%d", &e);}return L; // 返回頭結(jié)點(diǎn) }

時(shí)間復(fù)雜度分析
假設(shè)采用頭插法建立單鏈表，一共插入 $n$ 個(gè)結(jié)點(diǎn)。對(duì)于單次插入操作來(lái)說(shuō)，插入位置固定，因此操作時(shí)間復(fù)雜度和鏈表總長(zhǎng)無(wú)關(guān)，時(shí)間復(fù)雜度為 $O(1)$ 。總共插入 $n$ 個(gè)結(jié)點(diǎn)，則總的時(shí)間復(fù)雜度為 $O(n)$ 。

2.2.2 尾插法建立單鏈表

頭插法每一次都是在頭結(jié)點(diǎn)之后插入新結(jié)點(diǎn)，因此會(huì)導(dǎo)致元素的輸入順序和在鏈表中的存儲(chǔ)順序相反，有些不符合邏輯，尾插法可解決這一問(wèn)題。尾插法是從空表開始，每一次將新結(jié)點(diǎn)插入到表尾。但是不同于頭結(jié)點(diǎn)，沒(méi)有一個(gè)特殊的指針指向表尾，所以我們需要建立一個(gè)尾指針并讓它始終指向表尾。

/** Function: 尾插法建立單鏈表* ----------------------------* 從空表開始生成新結(jié)點(diǎn)，并將讀取到的數(shù)據(jù)存放到新結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)域中，* 然后將新結(jié)點(diǎn)插入到鏈表的表尾。*/ LinkedList tailInsert(LinkedList &L){LNode *n; // 聲明新的結(jié)點(diǎn)nLinkedList t; // 聲明尾指針telemType e;L = new LNode; // 創(chuàng)建頭結(jié)點(diǎn)L->next = NULL;t = L; // 將指針t指向表尾，此時(shí)鏈表為空，表尾就是頭結(jié)點(diǎn)scanf("%d", &e);while (e!=-1){n = new LNode; // 創(chuàng)建新結(jié)點(diǎn)n->data = e;t->next = n; // 將新結(jié)點(diǎn)n加入鏈表t = n; // 將尾指針指向新結(jié)點(diǎn)nscanf("%d", &e);}t->next = NULL; // 將新的鏈表的尾結(jié)點(diǎn)指針置空return L; }

時(shí)間復(fù)雜度分析
由于我們加入了尾指針，每一次插入操作只需要將新結(jié)點(diǎn)插入尾結(jié)點(diǎn)之后，單次插入操作的時(shí)間復(fù)雜度依然和鏈表總長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，時(shí)間復(fù)雜度為 $O(1)$ 。假設(shè)總共插入 $n$ 個(gè)結(jié)點(diǎn)，那么總的時(shí)間復(fù)雜度為 $O(n)$ 。

2.2.3 按位查找結(jié)點(diǎn)操作

在單鏈表中查找第 $i$ 個(gè)結(jié)點(diǎn)，若找到則返回該結(jié)點(diǎn)，否則返回 NULL 。

/** Function: 按位查找結(jié)點(diǎn)* ----------------------------* 在單鏈表中從第一個(gè)結(jié)點(diǎn)出發(fā)，直到找到第i個(gè)結(jié)點(diǎn)為止，* 否則返回最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)指針域NULL。*/LNode *getElem(LinkedList L, int i){if (i<0){ // 檢查序號(hào)值是否合法return NULL;}LinkedList tmp=L; // 創(chuàng)建臨時(shí)指針，并指向頭結(jié)點(diǎn)for (int j=0;j<i;j++){ if (!tmp->next){ // 如果臨時(shí)指針的指針域?yàn)榭?#xff0c; 則代表return NULL; // 臨時(shí)指針已位于表尾且仍未查到，返回NULL}tmp = tmp->next; }return tmp; // 如果for循環(huán)正常退出，// 則代表找到，返回臨時(shí)指針 }

時(shí)間復(fù)雜度分析
基本操作為判斷結(jié)點(diǎn)是否為目標(biāo)結(jié)點(diǎn)。

• 最優(yōu)情況：目標(biāo)結(jié)點(diǎn)在表頭（即序號(hào)值 $i=1$），只需要判斷 1 次，因此時(shí)間復(fù)雜度為 $O(1)$ 。
• 最差情況：目標(biāo)結(jié)點(diǎn)在表尾（即序號(hào)值 $i=n$），共需要判斷 $n$ 次，時(shí)間復(fù)雜度為 $O(n)$ 。
• 平均情況：令 $p_i$ 為目標(biāo)元素在第 $i$ 個(gè)位置上的概率，假設(shè)目標(biāo)元素出現(xiàn)在任意一個(gè)位置上的概率是相等的，那么 $p_i=\frac{1}{(n)}$。在長(zhǎng)度為 $n$ 的鏈表中查找一個(gè)元素時(shí)，所需移動(dòng)元素的平均次數(shù)為
  $$\sum _{i=1}^n{p}_i?i=\frac{n+1}{2}$$
  所以平均時(shí)間復(fù)雜度為 $O(n)$ 。

2.2.4 按值查找結(jié)點(diǎn)操作

在單鏈表中查找第一個(gè)數(shù)據(jù)域等于給定值 $e$ 的結(jié)點(diǎn)并返回，若未找到則返回 NULL 。

/** Function: 按值查找結(jié)點(diǎn)* ----------------------------* 在單鏈表中從第一個(gè)結(jié)點(diǎn)出發(fā)，直到找到某個(gè)結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)域* 等于目標(biāo)值為止，否則返回返回NULL。*/LNode *locateElem(LinkedList L, elemType e, int &count){LinkedList tmp=L->next; // 創(chuàng)建臨時(shí)指針，指向頭結(jié)點(diǎn)指針域count=1; // 記錄查找次數(shù)while (tmp!=NULL && tmp->data!=e){ // 如果臨時(shí)指針不為空且還未找到目標(biāo)值，tmp = tmp->next; // 則繼續(xù)while循環(huán)count++;}return tmp; }

時(shí)間復(fù)雜度分析
和按位查找一致。

2.2.5 插入結(jié)點(diǎn)操作

在指定位置 $i$ 插入新結(jié)點(diǎn)，如果 $i$ 的值不合法則返回 NULL 。

插入結(jié)點(diǎn)的操作可分為幾步：

確認(rèn) $i$ 的值是否合法，如不合法返回 NULL 。

找到插入位置的前驅(qū)結(jié)點(diǎn)（即 $i?1$）。在單鏈表中前驅(qū)結(jié)點(diǎn)記錄了對(duì)后繼結(jié)點(diǎn)的關(guān)系，所以想要對(duì)某個(gè)結(jié)點(diǎn)修改，就必須找到它的前驅(qū)結(jié)點(diǎn)。

在位置 $i$ 插入新結(jié)點(diǎn)。

因?yàn)榈?1 步和第 2 步恰好是按位查找結(jié)點(diǎn)操作所做的事，所以可以借用按位查找來(lái)實(shí)現(xiàn)插入操作。

/** Function: 插入操作 * ----------------------------* 在指定位置i插入結(jié)點(diǎn)。* 借用getElem()方法可以將整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)化為三步：* 1. tmp = getElem(L, i-1);* 2. n->next = tmp->next;* 3. tmp->next = n;*/LNode *listInsert(LinkedList &L, elemType e, int i){LinkedList tmp = getElem(L, i-1); // 首先使用按位查找檢測(cè)第i-1個(gè)結(jié)點(diǎn)是否存在，if (tmp==NULL){ // 即檢查插入位置的前驅(qū)結(jié)點(diǎn)是否存在return NULL;}LNode *n = new LNode; // 創(chuàng)建新結(jié)點(diǎn)n->data = e; n->next = tmp->next; // 將新結(jié)點(diǎn)插入第i-1個(gè)結(jié)點(diǎn)之后tmp->next = n;return tmp; }

時(shí)間復(fù)雜度分析
根據(jù)前面分析，插入操作共分三步：

確認(rèn) $i$ 的值是否合法。

找到插入位置的前驅(qū)結(jié)點(diǎn)（即 $i?1$）。

在位置 $i$ 插入新結(jié)點(diǎn)。

結(jié)合按位查找可簡(jiǎn)化為：

查找第 $i?1$ 個(gè)結(jié)點(diǎn)。

在位置 $i$ 插入新結(jié)點(diǎn)。

因?yàn)榘次徊檎也僮鞯臅r(shí)間復(fù)雜度為 $O(n)$ ，單次插入操作的復(fù)雜度為 $O(1)$ ，所以總的時(shí)間復(fù)雜度為 $O(max\{O(n),O(1)\})=O(n)$ 。

2.2.5 刪除結(jié)點(diǎn)操作

刪除單鏈表的第 $i$ 個(gè)結(jié)點(diǎn)，如果 $i$ 的值不合法則返回 NULL 。分析同插入操作一致，重點(diǎn)是找到刪除結(jié)點(diǎn)的前驅(qū)結(jié)點(diǎn)。

/** Function: 刪除操作* ----------------------------* 刪除在指定位置i的結(jié)點(diǎn)。*/elemType listDelete(LinkedList &L, int i){LinkedList tmp = getElem(L, i-1); // 檢查刪除位置的前驅(qū)結(jié)點(diǎn)是否存在if (tmp==NULL || tmp->next==NULL){ // tmp不存在或者tmp就是最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)，return -1; // 則不需要執(zhí)行刪除操作，直接返回}LinkedList q = tmp->next; // 指針q指向待刪除結(jié)點(diǎn)elemType e = q->data; // e用來(lái)保存刪除結(jié)點(diǎn)的值tmp->next = q->next; // 斷開q其他結(jié)點(diǎn)在鏈表中連接關(guān)系delete q; // 釋放結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)空間return e; }

時(shí)間復(fù)雜度分析
與插入操作一致。

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3 其他常用操作

3.1 反轉(zhuǎn)鏈表操作

將鏈表所有元素的邏輯關(guān)系反轉(zhuǎn)（即前驅(qū)變?yōu)楹罄^）。

3.1.1 遍歷法實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)操作

基本思路是遍歷原鏈表，將每一個(gè)遍歷的元素指針?lè)崔D(zhuǎn)。但在過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)鏈表斷裂的問(wèn)題，如下圖所示：

當(dāng)?shù)诙€(gè)結(jié)點(diǎn)指向改變時(shí)，鏈表在第二、三結(jié)點(diǎn)處斷裂，無(wú)法再獲取第三、四結(jié)點(diǎn)。因此，我們需要用一個(gè)變量來(lái)保存當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的后繼結(jié)點(diǎn)。一般需要三個(gè)指針，一個(gè)指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的前驅(qū)結(jié)點(diǎn)，定義為 pre ；一個(gè)指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)，定義為 cur ；一個(gè)指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的后繼結(jié)點(diǎn)，定義為 next 。

首先將 pre 和 next 初始化為 null， 將 cur 指向第一個(gè)結(jié)點(diǎn)（頭結(jié)點(diǎn)的下一位）

保存 cur 的下一結(jié)點(diǎn)至 next

將 cur 指針?lè)崔D(zhuǎn)，即指向前一位（pre）

將 pre 向后移動(dòng)一位

將 cur 向后移動(dòng)一位

重復(fù) 2-5步，直到 cur = null

最后返回 pre，需要注意這時(shí)的pre并不是頭結(jié)點(diǎn)，還需要額外將 L->next 指向 pre，才是一個(gè)完整的反轉(zhuǎn)鏈表

/** Function: 反轉(zhuǎn)鏈表操作* ----------------------------* 將鏈表的所有元素邏輯關(guān)系反轉(zhuǎn)。*/LinkedList listReverse(LinkedList &L){// 如果鏈表為空，或是只有一個(gè)元素，則直接返回頭結(jié)點(diǎn)if (L->next==NULL || L->next->next==NULL){return L;}// 第1步LinkedList pre=NULL, next=NULL;LinkedList cur=L->next;while (cur!=NULL){next = cur->next; // 第2步cur->next = pre; // 第3步pre = cur; // 第4步cur = next; // 第5步}L->next = pre; // 將頭結(jié)點(diǎn)指向prereturn L; }

時(shí)間復(fù)雜度分析
整個(gè)反轉(zhuǎn)過(guò)程可看成是遍歷 $n$ 個(gè)元素以及依次反轉(zhuǎn)單個(gè)元素。反轉(zhuǎn)單個(gè)元素的時(shí)間復(fù)雜度為 $O(1)$，遍歷的時(shí)間復(fù)雜度為 $O(n)$ ，因此總的時(shí)間復(fù)雜度為 $O(n)$ 。

3.1.2 遞歸法實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)操作

待補(bǔ)充。

3.2 合并有序鏈表操作

將有兩個(gè)有序鏈表合并為一個(gè)有序鏈表。

基本思路是分別用兩個(gè)指針遍歷兩個(gè)鏈表的元素，比較指針?biāo)赶蚪Y(jié)點(diǎn)的元素大小，將較小的先加入合并鏈表。

/** Function: 合并鏈表操作* ----------------------------* 將兩個(gè)鏈表的元素按大小關(guān)系*/LinkedList listMerge(LinkedList L1, LinkedList L2){LinkedList LM = new LNode; // 新的合并鏈表的頭結(jié)點(diǎn)LM->next = NULL;LinkedList tmp = LM;L1 = L1->next;L2 = L2->next;// 如果L1和L2都為空，那么直接返回空的LMif (L1==NULL && L2==NULL){return LM;}// 如果L1，L2其一不為空，或是都不為空，則直接開始比較while (true){// 當(dāng)一方?jīng)]有剩余結(jié)點(diǎn)時(shí)，退出循環(huán)if (L1==NULL || L2==NULL){break;}// 比較兩個(gè)鏈表中的元素大小，較小的先加入合并鏈表if (L1->data <= L2->data){tmp->next = L1;tmp = tmp->next;L1 = L1->next;} else {tmp->next = L2;tmp = tmp->next;L2 = L2->next;}}// 當(dāng)一方已經(jīng)完成遍歷時(shí)，將另一方的剩余結(jié)點(diǎn)全部加入合并鏈表if (L1==NULL){tmp->next = L2;} else {tmp->next = L1;}return LM; }

上述實(shí)現(xiàn)方法會(huì)破壞原鏈表，在確定不會(huì)再使用原鏈表后才可使用。例如：

// L1 = 1 3; // L2 = 2 4;LinkedList LM = listMerge(L1, L2); listPrint(L1); listPrint(L2); listPrint(LM);輸出： L1: 1 2 3 4 L2: 2 3 4 LM: 1 2 3 4

時(shí)間復(fù)雜度分析
合并有序鏈表的基本操作是兩個(gè)鏈表內(nèi)元素的比較，假設(shè)鏈表的長(zhǎng)度分別為 $La$ 和 $Lb$ ，那么總的比較次數(shù)最多為 $La+Lb?1$ 。例如：$a=\{1,3,5\},b=\{2,4,6\}$ ，總的比較次數(shù)為 5 。

因此最差時(shí)間復(fù)雜度為 $O(La+Lb)$ 。

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相關(guān)章節(jié)

第一節(jié) 【緒論】數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念
第二節(jié) 【緒論】算法和算法評(píng)價(jià)
第三節(jié) 【線性表】線性表概述
第四節(jié) 【線性表】線性表的順序表示和實(shí)現(xiàn)
第五節(jié) 【線性表】線性表的鏈?zhǔn)奖硎竞蛯?shí)現(xiàn)
第六節(jié) 【線性表】雙向鏈表、循環(huán)鏈表和靜態(tài)鏈表
第七節(jié) 【棧和隊(duì)列】棧
第八節(jié) 【棧和隊(duì)列】棧的應(yīng)用
第九節(jié) 【棧和隊(duì)列】棧和遞歸
第十節(jié) 【棧和隊(duì)列】隊(duì)列

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附錄

單鏈表實(shí)現(xiàn)的完整代碼

/** File name: LinkedList.h* -----------------------* Using struct to implement LinkedList*/#ifndef _SINGLE_LINKED_LIST_h_ #define _SINGLE_LINKED_LIST_h_ #include <iostream> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> using namespace std;/********** 單鏈表的定義 **********/ typedef int elemType; typedef struct LNode{elemType data; // 數(shù)據(jù)域struct LNode *next; // 指針域 } LNode, *LinkedList;/********** 基本操作的實(shí)現(xiàn) **********/ /** Function: 頭插法建立單鏈表* ----------------------------* 從空表開始生成新結(jié)點(diǎn)，并將讀取到的數(shù)據(jù)存放到新結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)域中，* 然后將新結(jié)點(diǎn)插入到頭結(jié)點(diǎn)之后。*/ LinkedList headInsert(LinkedList &L){ // L是一個(gè)指針LNode *n; // 先聲明一個(gè)結(jié)點(diǎn)指針n，用來(lái)指向?qū)?lái)生成的新結(jié)點(diǎn)elemType e; // 元素e，用來(lái)接收輸入的元素?cái)?shù)據(jù)L = new LNode; // 創(chuàng)建頭結(jié)點(diǎn)L->next = NULL; // 初始為空鏈表scanf("%d", &e); while(e!=-1){n = new LNode; // 創(chuàng)建新結(jié)點(diǎn)n->data = e; n->next = L->next; // 將新結(jié)點(diǎn)插入頭結(jié)點(diǎn)之后L->next = n;scanf("%d", &e);}return L; // 返回頭結(jié)點(diǎn) }/** Function: 尾插法建立單鏈表* ----------------------------* 從空表開始生成新結(jié)點(diǎn)，并將讀取到的數(shù)據(jù)存放到新結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)域中，* 然后將新結(jié)點(diǎn)插入到鏈表的表尾。*/ LinkedList tailInsert(LinkedList &L){LNode *n; // 聲明新的結(jié)點(diǎn)nLinkedList t; // 聲明尾指針telemType e;L = new LNode; // 創(chuàng)建頭結(jié)點(diǎn)L->next = NULL;t = L; // 將指針t指向表尾，此時(shí)鏈表為空，表尾就是頭結(jié)點(diǎn)scanf("%d", &e);while (e!=-1){n = new LNode; // 創(chuàng)建新結(jié)點(diǎn)n->data = e;t->next = n; // 將新結(jié)點(diǎn)n加入鏈表t = n; // 將尾結(jié)點(diǎn)指向新結(jié)點(diǎn)nscanf("%d", &e);}t->next = NULL; // 將新的鏈表的尾結(jié)點(diǎn)指針置空return L; }/** Function: 判空操作* ----------------------------* 判斷鏈表是否為空。*/bool listEmpty(LinkedList L){return !L->next; // 如果只有頭結(jié)點(diǎn)，則鏈表為空 }/** Function: 求表長(zhǎng)操作* ----------------------------* 計(jì)算單鏈表中結(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，不包括頭結(jié)點(diǎn)。*/int listLength(LinkedList L){int count=0; // 用來(lái)計(jì)算結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)LinkedList tmp=L;while (tmp->next!=NULL){tmp = tmp->next;count++;}return count; }/** Function: 按位查找結(jié)點(diǎn)* ----------------------------* 在單鏈表中從第一個(gè)結(jié)點(diǎn)出發(fā)，直到找到第i個(gè)結(jié)點(diǎn)為止，* 否則返回最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)指針域NULL。*/LNode *getElem(LinkedList L, int i){if (i<0){ // 檢查序號(hào)值是否合法return NULL;}LinkedList tmp=L; // 創(chuàng)建臨時(shí)指針，并指向頭結(jié)點(diǎn)for (int j=0;j<i;j++){ if (!tmp->next){ // 如果臨時(shí)指針的指針域?yàn)榭?#xff0c; 則代表return NULL; // 臨時(shí)指針已位于表尾且仍未查到，返回NULL}tmp = tmp->next; }return tmp; // 如果for循環(huán)正常退出，// 則代表找到，返回臨時(shí)指針 } /** Function: 按值查找結(jié)點(diǎn)* ----------------------------* 在單鏈表中從第一個(gè)結(jié)點(diǎn)出發(fā)，直到找到某個(gè)結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)域* 等于目標(biāo)值為止，否則返回返回NULL。*/LNode *locateElem(LinkedList L, elemType e, int &count){LinkedList tmp=L->next; // 創(chuàng)建臨時(shí)指針，指向頭結(jié)點(diǎn)指針域count=1; // 記錄查找次數(shù)while (tmp!=NULL && tmp->data!=e){ // 如果臨時(shí)指針不為空且還未找到目標(biāo)值，tmp = tmp->next; // 則繼續(xù)while循環(huán)count++;}return tmp; }/** Function: 插入操作 * ----------------------------* 在指定位置i插入結(jié)點(diǎn)。* 借用getElem()方法可以將整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)化為三步：* 1. tmp = getElem(L, i-1);* 2. n->next = tmp->next;* 3. tmp->next = n;*/LNode *listInsert(LinkedList &L, elemType e, int i){LinkedList tmp = getElem(L, i-1); // 首先使用按位查找檢測(cè)第i-1個(gè)結(jié)點(diǎn)是否存在，if (tmp==NULL){ // 即檢查插入位置的前驅(qū)結(jié)點(diǎn)是否存在return NULL;}LNode *n = new LNode; // 創(chuàng)建新結(jié)點(diǎn)n->data = e; n->next = tmp->next; // 將新結(jié)點(diǎn)插入第i-1個(gè)結(jié)點(diǎn)之后tmp->next = n;return tmp; }/** Function: 刪除操作* ----------------------------* 刪除在指定位置i的結(jié)點(diǎn)。*/elemType listDelete(LinkedList &L, int i){LinkedList tmp = getElem(L, i-1); // 檢查刪除位置的前驅(qū)結(jié)點(diǎn)是否存在if (tmp==NULL || tmp->next==NULL){ // tmp不存在或者tmp就是最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)，return -1; // 則不需要執(zhí)行刪除操作，直接返回}LinkedList q = tmp->next; // 指針q指向待刪除結(jié)點(diǎn)elemType e = q->data; // e用來(lái)保存刪除結(jié)點(diǎn)的值tmp->next = q->next; // 斷開q其他結(jié)點(diǎn)在鏈表中連接關(guān)系delete q; // 釋放結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)空間return e; }/** Function: 輸出操作* ----------------------------* 按順序從頭到尾輸出單鏈表的元素*/void listPrint(LinkedList L){LinkedList tmp=L;while (tmp->next!=NULL){tmp = tmp->next;printf("%d ", tmp->data);}printf("\n"); }#endif // _SINGLE_LINKED_LIST_h

單鏈表檢測(cè)程序

/** File name: LinkedList.cpp* -----------------------* Using struct to implement LinkedList*/#include "LinkedList.h"int main() {LinkedList L; // 頭結(jié)點(diǎn)int n, i, res;elemType e;LinkedList node;char helpInfo[] ="*****************************\n""Linked list check: \n""\t1-Create linked list by head insertion\n""\t2-Create linked list by tail insertion\n""\t3-Insert element\n""\t4-Delete element\n""\t5-Print\n""\t6-Empty check\n""\t7-Get Length\n""\t8-Search by value\n""\t9-Search by location\n""\t10-Quit\n""*****************************\n";while (n != 10) {printf(helpInfo);scanf("%d", &n);switch (n) {case 1:printf("Head insertion:\n");printf("Enter -1 to quit.\n");headInsert(L);break;case 2:printf("Tail insertion:\n");printf("Enter -1 to quit.\n");tailInsert(L);break;case 3:printf("Please enter the location: \n");scanf("%d", &i);printf("Please enter the element: \n");scanf("%d", &e);listInsert(L, e, i);break;case 4:printf("Please enter the location: \n");scanf("%d", &i);res = listDelete(L, i);if (res == -1) {printf("Didn't find the target node.\n");} else {printf("Target node in location %d with value %d is ""deleted.\n",i, res);}break;case 5:printf("List: ");listPrint(L);break;case 6:if (listEmpty(L)) {printf("This list is empty.\n");} else {printf("This list is not empty.\n");}break;case 7:printf("Length of list is: %d\n", listLength(L));break;case 8:printf("Please enter the target value: ");scanf("%d", &e);node = locateElem(L, e, i);if (!node) {printf("Didn't find the target node.\n");} else {printf("The index of target is: %d\n", i);}break;case 9:printf("Please enter the target index: ");scanf("%d", &i);node = getElem(L, i);if (!node) {printf("Didn't find the target node.\n");} else {printf("The value of target is %d\n", node->data);}break;}}return 0; }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的五、【线性表】线性表的链式表示和实现的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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