单链表的定义什么是单链表

单链表是一种链式存取的数据结构,用一组地址任意的存储单元存放线性表中的数据元素。

单链表的各个数据元素在物理上可以是离散存放的,每个结点除了存放数据元素外,还要存储指向下一个节点的指针。而顺序表是连续存放的,每个结点中只存放数据元素。

单链表的优点:不要求大片连续空间,改变容量方便,只需在内存单元中随便找个位置作为新节点的区域;缺点:不可随机存储,要耗费一定空间存放指针。

顺序表的优点:可随机存储,存储密度高;缺点:要求大片连续空间,改变容量不方便,要在内存中再申请一片连续空间。

先理解并记住专业术语 :

首节点:第一个有效节点。

尾节点:最后一个有效节点。

头节点:头节点的数据类型和首节点的类型一样,没有存放有效数据,最最前面的,是在首节点之前的,主要是为了方便对链表的操作(不理解的话,先记住)。

头指针:指向头节点的指针变量。

尾指针:指向尾节点的指针。

确定一个链表需要几个参数:(或者说如果期望一个函数对链表进行操作,我们至少需要接收链表的那些信息???)

只需要一个参数:头指针,因为通过它我们可以推出链表的所有信息。

用代码定义一个单链表

大概思路:由一个个节点组成一个单链表所以从定义节点出发,来创建单链表。那节点里都有什么呢?每个节点里不光有存放的数据元素,还要有一个指向下一个节点的指针。这两个也称为数据域和指针域。为什么要有指针域呢?因为单链表的每个节点在物理上是离散存放的,有了一个节点后,那下一个节点就需要通过这个节点找到,这个节点的指针域可以理解为起着连接的作用。需要注意的是指针域的类型是我们此时定义的节点类型。之后为了方便写代码和区分,用typedef 起了节点和节点指针的别名。单链表的英文单词是LinkList,LNode是简写了单链表节点的英文单词 LinkNode。

1 typedef struct LNode{ //定义单链表结点类型    //这种方式代码可读性更强2     int data;//每个节点存放一个数据元素3     struct LNode *next;//指针指向下一个节点4 }LNode, *LinkList; //LNode 是struct LNode 的别名,LinkList是struct LNode *的别名,指针指向整个结构体

在后续代码中 ,使用LinkList,强调这是一个单链表; 使用LNode,强调这是一个节点。

1 void test()2 {3       LinkList L; // //声明一个指向单链表的指针,强调声明了一个单链表4 }

初始化单链表

大概思路:在初始化的过程中,给单链表分配好一个头节点,让头节点的指向下一个节点的指针域指向空,因为在整个单链表中,此时还是空表,也就是没有有效节点,头节点虽然起着节点的名字,并且在写专业术语的时候说过,它只是为了便于操作,注意不要混淆了。

 1 bool InitList(LinkList &L) //初始化一个单链表(带头结点) 2 { 3     L = (LNode *)malloc(sizeof(LNode)); //分配一个头节点,malloc函数强调返回是一个节点(LNode *),如果单链表有头节点,则头指针指向头节点,即 LinkList L = (LNode *)malloc(sizeof(LNode)); 等号有指向作用 4     if(L == NULL) //内存不足,分配失败,就没有创建出单链表,因为已经分配了一个节点,所以只能内存不足的原因,空表是没有节点 5         return false; 6     L->next = NULL;//目前只有一个头节点,头节点之后暂时还没有节点 7     return true; 8 } 9 void test()10 {11     LinkList L; //声明一个指向单链表的指针12     InitList(L); //初始化一个空表13     // .......后续代码......14 }

如果要判断带头节点的单链表是否为空,代码如下:

1 bool Empty(LinkList L) //判断单链表是否为空(带头节点) 头节点不存储数据,只有指针域,且表内没有有效节点2 {3     if(L->next == NULL)4         return true;5     else6         return false;7 }

带头结点的单链表的插入操作

InsertList(&L,i,e):插入操作。在表 L 中的第 i 个位置上插入指定元素 e,刚开始建议看b站的动画,再来理解代码 。

利用while循环找到第 i – 1 个结点,将新结点插入其后,头结点可以看作 “ 第0个” 结点。

 1 bool InsertList(LinkList &L, int i, ElemType e) //在第 i 个位置插入元素 e (带头结点) 2 { 3     if(i < 1) //只能在头结点之后插入,头结点是第0个,之后是第1个 4         return false; 5     LNode *p; //LNode * 强调这是一个结点,声明一个结点,表示指针p指向当前找到的结点 6     p = L; //L是指向头结点的头指针,再把刚开始的指针p指向L,表示目前的指针p指向头结点 7     int j = 0;//记录当前p指向的是第几个结点,从头结点0开始 8     while(p!= NULL && j < i - 1) //循环找到第 i-1 个结点,j = i-1,不进入循环,内存满了,不进入循环 9     {10         p = p->next; //p指向下一个结点11         j++;12     }13     if(p==NULL) //i值不合法,如果有4个结点,那i不能等于6,因为 p = p->next,在第5个位置之后满了,p指向NULL,下一步p->next出错了,根本找不到表的某个位置14         return false;15     LNode *s = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));//创建一个节点,这个节点的数据域就是e16     s->data = e;17     s->next = p->next;  //自己画图理解,一开始p后的节点不是s,这里让p的下一个节点变成了在s的下一个节点18     p->next = s; //将结点s连到p之后19     return true; //插入成功20 }

带头结点的单链表的删除操作

DeleteList(&L,i,&e):删除操作。删除表L中第 i 个位置的元素,并用e返回删除元素的值。

利用while循环找到第 i – 1 个结点,将其指针指向 第 i + 1个结点,并释放第 i 个结点。

 1 bool DeleteList(LinkList &L, int i, ElemType &e) 2 { 3     if(i < 1) 4         return false; 5     LNode *p; 6     p = L; 7     int j = 0; 8     while(p != NULL && j < i - 1) //循环找第 i-1 个节点 9     {10         p = p->next;11         j++;12     }13     if(p == NULL) //i值不合法,导致第 i-1 个节点根本在表中找不到14         return false;15     if(p->next == NULL) //第 i-1 个节点能找到,但是刚好第 i-1 个节点之后已无其他节点(第i个结点和第i+1个节点没有了),那就没有办法把第 i-1 个节点的指向下一个节点的指针指向第 i+1 个节点16         return false;17     LNode *q = p->next; //p是第 i-1 个节点,p->next是之后的节点,也是第 i 个节点,令q指向被删除节点18     e = q->data; //用e返回元素的值19     p->next = q->next; //将*q 节点从链中断开,重新更改指针p的指向,指向第 i + 1个节点20     free(q); //释放节s点的存储空间21     return true;22 }

带头结点的单链表的修改操作

  UpdateList(&L, i, num):修改操作,把第i个位置的数修改为num

 1 int UpdateList(LinkList &L, int i, int num)//把第i个位置的数修改为num 2 { 3    if(i < 0)//有头节点,头节点是第0个节点,所以查找元素i不能小于0 4         return 0; 5     LNode *p; 6     int j = 0; 7     p = L; 8     while(p != NULL && j < i) //找的是第i个节点,插入那里找的是第i-1 个节点 9     {  //如果i大于表的长度,那循环找到的p会指向NULL,不会进入循环体,最后返回NULL10         p = p->next;11         j++;12     }13     p->data = num;14     return p->data;    15 }

带头结点的单链表的查找操作

GetList(L,i):按位查找操作。获取表L中第 i 个位置的元素的值。

 1 int GetList(LinkList L, int i)//按位查找,返回第 i 个元素(带头节点) 2 { 3     if(i < 0)//有头节点,头节点是第0个节点,所以查找元素i不能小于0 4         return NULL; 5     LNode *p; 6     int j = 0; 7     p = L; 8     while(p != NULL && j < i) //找的是第i个节点,插入那里找的是第i-1 个节点 9     {  //如果i大于表的长度,那循环找到的p会指向NULL,不会进入循环体,最后返回NULL10         p = p->next;11         j++;12     }13     return p->data;14 } //平均时间复杂度为O(n)

带头结点的单链表的销毁操作

利用while循环把头节点之后的有效节点free掉。

 1 void Destroy(LinkList &L) 2 { 3     LNode *p; 4     while(L != NULL) 5     { 6         p = L; 7         L = L->next; 8         free(p); 9     }10 }

完整的增删改查操作的代码,我自己一开始全写在main函数里,只能调用成功一个函数,我也不知道为啥,所以就用了switch选择结构来分别实现这些功能。这些代码理解了,就不难,建议多敲几遍!

  1 #include   2 #include <malloc.h>  3 typedef struct LNode{ //定义单链表结点类型    //这种方式代码可读性更强  4     int data;//每个节点存放一个数据元素  5     struct LNode *next;//指针指向下一个节点  6 }LNode, *LinkList; //LNode 是struct LNode 的别名,LinkList是struct LNode *的别名,指针指向整个结构体  7 bool InitList(LinkList &L) //初始化一个单链表(带头结点)  8 {  9     L = (LNode *)malloc(sizeof(LNode)); //分配一个头节点,malloc函数强调返回是一个节点(LNode *),如果单链表有头节点,则头指针指向头节点,即 LinkList L = (LNode *)malloc(sizeof(LNode)); 等号有指向作用 10     if(L == NULL) //内存不足,分配失败,就没有创建出单链表,因为已经分配了一个节点,所以只能内存不足的原因,空表是没有节点 11         return false; 12     L->next = NULL;//目前只有一个头节点,头节点之后暂时还没有节点 13     return true; 14 } 15 bool InsertList(LinkList &L, int i, int e) //在第 i 个位置插入元素 e (带头结点) 16 { 17     if(i < 1) //只能在头结点之后插入,头结点是第0个,之后是第1个 18         return false; 19     LNode *p; //LNode * 强调这是一个结点,声明一个结点,表示指针p指向当前找到的结点 20     p = L; //L是指向头结点的头指针,再把刚开始的指针p指向L,表示目前的指针p指向头结点 21     int j = 0;//记录当前p指向的是第几个结点,从头结点0开始 22     while(p!= NULL && j < i - 1) //循环找到第 i-1 个结点,j = i-1,不进入循环,内存满了,不进入循环 23     { 24         p = p->next; //p指向下一个结点 25         j++; 26     } 27     if(p==NULL) //i值不合法,如果有4个结点,那i不能等于6,因为 p = p->next,在第5个位置之后满了,p指向NULL,下一步p->next出错了,根本找不到表的某个位置 28         return false; 29     LNode *s = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));//创建一个节点,这个节点的数据域就是e 30     s->data = e; 31     s->next = p->next;  //自己画图理解,一开始p后的节点不是s,这里让p的下一个节点变成了在s的下一个节点 32     p->next = s; //将结点s连到p之后 33     return true; //插入成功 34 } 35 void ShowList(LinkList L) //显示 36 { 37     if(L->next == NULL) 38        printf("这是一个空表\n");  39     while(L != NULL) 40     { 41         L = L->next; 42         printf("%d ",L->data); 43     } 44      45 } 46 bool DeleteList(LinkList &L, int i, int &e)//删除表L中第 i 个位置的元素,并用e返回删除元素的值。 47 { 48     if(i < 1) 49         return false; 50     LNode *p; 51     p = L; 52     int j = 0; 53     while(p != NULL && j < i - 1) //循环找第 i-1 个节点 54     { 55         p = p->next; 56         j++; 57     } 58     if(p == NULL) //i值不合法,导致第 i-1 个节点根本在表中找不到 59         return false; 60     if(p->next == NULL) //第 i-1 个节点能找到,但是刚好第 i-1 个节点之后已无其他节点(第i个结点和第i+1个节点没有了),那就没有办法把第 i-1 个节点的指向下一个节点的指针指向第 i+1 个节点 61         return false; 62     LNode *q = p->next; //p是第 i-1 个节点,p->next是之后的节点,也是第 i 个节点,令q指向被删除节点 63     e = q->data; //用e返回元素的值 64     p->next = q->next; //将*q 节点从链中断开,重新更改指针p的指向,指向第 i + 1个节点 65     free(q); //释放节s点的存储空间 66     return true; 67 } 68 int GetList(LinkList &L, int i)//按位查找,返回第 i 个元素(带头节点) 69 { 70     if(i < 0)//有头节点,头节点是第0个节点,所以查找元素i不能小于0 71         return 0; 72     LNode *p; 73     int j = 0; 74     p = L; 75     while(p != NULL && j < i) //找的是第i个节点,插入那里找的是第i-1 个节点 76     {  //如果i大于表的长度,那循环找到的p会指向NULL,不会进入循环体,最后返回NULL 77         p = p->next; 78         j++; 79     } 80     return p->data; 81 } //平均时间复杂度为O(n) 82 int UpdateList(LinkList &L, int i, int num) 83 { 84    if(i < 0)//有头节点,头节点是第0个节点,所以查找元素i不能小于0 85         return 0; 86     LNode *p; 87     int j = 0; 88     p = L; 89     while(p != NULL && j < i) //找的是第i个节点,插入那里找的是第i-1 个节点 90     {  //如果i大于表的长度,那循环找到的p会指向NULL,不会进入循环体,最后返回NULL 91         p = p->next; 92         j++; 93     } 94     p->data = num; 95     return p->data;     96 } 97 void Destroy(LinkList &L) //销毁单链表  98 { 99     LNode *p;100     while(L != NULL)101     {102         p = L;103         L = L->next;104         free(p);105     }106 }107 void ShowMenu()108 {109     printf("************************\n");110     printf("*****  1,添加数据  *****\n");111     printf("*****  2,删除数据  *****\n");112     printf("*****  3,查找数据  *****\n");    113     printf("*****  4,修改数据  *****\n");114     printf("*****  5,显示数据  *****\n");115     printf("*****  0,销毁并退出  ***\n");116 }117 int main()118 {119     LinkList L;//声明一个单链表 120     InitList(L);//初始化函数调用 121 122     int select = 0; //创建选择输入的变量123     while (true)124     {125         //菜单调用126         ShowMenu();127         printf("请输入你的选择\n");128         scanf("%d", &select);129         switch (select)130         {131         case 1: //1,添加数据132             InsertList(L,1,1);133             InsertList(L,2,2);  134             InsertList(L,3,3);135             InsertList(L,4,4);136             InsertList(L,5,5);137             printf("数据添加成功!\n");138             getchar();139             break;140         case 2: //2,删除数据141             int e;142             if(DeleteList(L,4,e))143             {144                 printf("删除的数是:%d\n",e);145             }146             getchar();147             break;148         case 3: //3,查找数据149             printf("查找的元素是:%d\n",GetList(L,1));150             getchar();151             break;152         case 4: //4,修改数据153             UpdateList(L,1,0);154             printf("修改成功!\n"); 155             getchar();156             break;            157         case 5: //4,显示数据158             printf("单链表的数据有:"); 159             ShowList(L);160             getchar();161             break;162         case 0: //0,退出163             Destroy(L);164             printf("单链表已销毁!");165             printf("欢迎下次使用");166             return 0;167             break;168 169         default:170             break;171         }172     }173     return 0;174 }    

运行结果如下:

在单链表中添加数据并显示数据成功:

在单链表中删除数据并显示数据成功:

在单链表中查找数据并显示数据成功:

在单链表中修改数据并显示数据成功: