文章目录
- 数据结构学习笔记
一、线性表的链式存储结构之单链表
- 1.单链表存储结构要素
- 2.实现过程
二、读取 *** 作
- 1.算法思路
- 2.算法实现
三、插入 *** 作
- 1.算法思路
- 2.算法实现
四、删除 *** 作
- 1.算法思路
- 2.算法实现
五、整表创建 *** 作
- 1.算法思路
- 2.算法实现
六、整表删除 *** 作
- 1.算法思路
- 2.算法实现
七、顺序存储结构和单链表结构的对比
八、注意要点
- 测试代码:
- 总结
线性表(List)是零个或多个数据元素的有限序列。
一、线性表的链式存储结构之单链表
用一组任意的存储单元存储线性表的数据元素,这组存储单元可以是连续的,也可以是不连续的。
存储数据元素信息的域称为数据域,把存储直接后继位置的域称为指针域,组合后为一个结点。
■ 数据域:data
■ 指针域:Node *next
■ 结点:Node
代码如下(示例):
typedef struct Node
{
ElemType data; /* 数据域 */
struct Node *next; /* 指针域 */
}Node;
typedef struct Node *LinkList; /* 定义LinkList */
二、读取 *** 作 1.算法思路
■ 声明一个指针p指向链表第一个结点,初始化j从1开始;
■ 当j ■ 若到链表末尾p为空,则说明第i个结点不存在;
■ 否则查找成功,返回结点p的数据。
代码如下(示例):
/* 初始条件:链式线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L) */
/* *** 作结果:用e返回L中第i个数据元素的值 */
Status GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e)
{
int j;
LinkList p; /* 声明一结点p */
p = L->next; /* 让p指向链表L的第一个结点 */
j = 1; /* j为计数器 */
while (p && j<i) /* p不为空或者计数器j还没有等于i时,循环继续 */
{
p = p->next; /* 让p指向下一个结点 */
++j;
}
if ( !p || j>i )
return ERROR; /* 第i个元素不存在 */
*e = p->data; /* 取第i个元素的数据 */
return OK;
}
三、插入 *** 作 1.算法思路
■ 声明一指针p指向链表头结点,初始化j从1开始;
■ 当j ■ 若到链表末尾p为空,则说明第i个结点不存在;
■ 否则查找成功,在系统中生成一个空结点s;
■ 将数据元素e赋值给s->data;
■ 单链表的插入标准语句s->next=p->next; p->next=s;
■ 返回成功。
代码如下(示例):
/* 初始条件:链式线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L), */
/* *** 作结果:在L中第i个位置之前插入新的数据元素e,L的长度加1 */
Status ListInsert(LinkList *L,int i,ElemType e)
{
int j;
LinkList p,s;
p = *L;
j = 1;
while (p && j < i) /* 寻找第i个结点 */
{
p = p->next;
++j;
}
if (!p || j > i)
return ERROR; /* 第i个元素不存在 */
s = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 生成新结点(C语言标准函数) */
s->data = e;
s->next = p->next; /* 将p的后继结点赋值给s的后继 */
p->next = s; /* 将s赋值给p的后继 */
return OK;
}
四、删除 *** 作 1.算法思路
■ 声明一指针p指向链表头结点,初始化j从1开始;
■ 当j ■ 若到链表末尾p为空,则说明第i个结点不存在;
■ 否则查找成功,将欲删除的结点p->next赋值给q;
■ 单链表的删除标准语句p->next=q->next;
■ 将q结点中的数据赋值给e,作为返回;
■ 释放q结点;
■ 返回成功。
代码如下(示例):
/* 初始条件:链式线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L) */
/* *** 作结果:删除L的第i个数据元素,并用e返回其值,L的长度减1 */
Status ListDelete(LinkList *L,int i,ElemType *e)
{
int j;
LinkList p,q;
p = *L;
j = 1;
while (p->next && j < i) /* 遍历寻找第i个元素 */
{
p = p->next;
++j;
}
if (!(p->next) || j > i)
return ERROR; /* 第i个元素不存在 */
q = p->next;
p->next = q->next; /* 将q的后继赋值给p的后继 */
*e = q->data; /* 将q结点中的数据给e */
free(q); /* 让系统回收此结点,释放内存 */
return OK;
}
五、整表创建 *** 作 1.算法思路
■ 声明一指针p和计数器变量i。
■ 初始化一空链表L。
■ 让L的头结点的指针指向NULL,即建立一个带头结点的单链表。
■ 循环:
① 生成一新结点赋值给p;
② 随机生成一数字赋值给p的数据域p->data;
③ 将p插入到头结点与前一新结点之间。
代码如下(示例):
/* 随机产生n个元素的值,建立带表头结点的单链线性表L(头插法) */
void CreateListHead(LinkList *L, int n)
{
LinkList p;
int i;
srand(time(0)); /* 初始化随机数种子 */
*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
(*L)->next = NULL; /* 先建立一个带头结点的单链表 */
for (i=0; i<n; i++)
{
p = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 生成新结点 */
p->data = rand()%100+1; /* 随机生成100以内的数字 */
p->next = (*L)->next;
(*L)->next = p; /* 插入到表头 */
}
}
六、整表删除 *** 作 1.算法思路
■ 声明一指针p和q。
■ 将第一个结点赋值给p。
■ 若到链表末尾p为空,则说明第i个结点不存在;
■ 循环:
① 将下一结点赋值给q;
② 释放p;
③ 将q赋值给p。
代码如下(示例):
/* 初始条件:链式线性表L已存在。
*** 作结果:将L重置为空表 */
Status ClearList(LinkList *L)
{
LinkList p,q;
p=(*L)->next; /* p指向第一个结点 */
while(p) /* 没到表尾 */
{
q=p->next;
free(p);
p=q;
}
(*L)->next=NULL; /* 头结点指针域为空 */
return OK;
}
七、顺序存储结构和单链表结构的对比
存储分配方式 | 存储分配方式 | 时间性能 | 空间性能 |
---|---|---|---|
顺序存储结构 | 一段连续存储单元依次存储线性表的数据元 | 顺序存储结构需要平均移动表长一半的元素,时间复杂度为O(n) | 需要预分配存储分大了,浪费,分小了易发生上溢 |
单链表结构 | 用组任意的存储单元存放线性表的元素 | 单链表在找出位置的指针后,插入和删除时间复杂度仅为O(1) | 不需要分配存储空间,只要有就可以分配,元素个数也不受限制 |
八、注意要点
结论:
■ 若线性表需要频繁查找,很少进行插入和删除 *** 作时,宜采用顺序存储结构。
■ 当线性表中的元素个数变化较大或者根本不知道有多大时,最好用单链表结构。
测试代码:
#include "stdio.h"
#include "string.h"
#include "ctype.h"
#include "stdlib.h"
#include "math.h"
#include "time.h"
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */
typedef int Status;/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码,如OK等 */
typedef int ElemType;/* ElemType类型根据实际情况而定,这里假设为int */
Status visit(ElemType c)
{
printf("%d ",c);
return OK;
}
/* 定义链式线性表 */
typedef struct Node
{
ElemType data;
struct Node *next;
}Node;
typedef struct Node *LinkList; /* 定义LinkList */
/* 初始化链式线性表 */
Status InitList(LinkList *L)
{
*L=(LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 产生头结点,并使L指向此头结点 */
if(!(*L)) /* 存储分配失败 */
return ERROR;
(*L)->next=NULL; /* 指针域为空 */
return OK;
}
/* 初始条件:链式线性表L已存在。
*** 作结果:若L为空表,则返回TRUE,否则返回FALSE */
Status ListEmpty(LinkList L)
{
if(L->next)
return FALSE;
else
return TRUE;
}
/* 初始条件:链式线性表L已存在。
*** 作结果:将L重置为空表 */
Status ClearList(LinkList *L)
{
LinkList p,q;
p=(*L)->next; /* p指向第一个结点 */
while(p) /* 没到表尾 */
{
q=p->next;
free(p);
p=q;
}
(*L)->next=NULL; /* 头结点指针域为空 */
return OK;
}
/* 初始条件:链式线性表L已存在。
*** 作结果:返回L中数据元素个数 */
int ListLength(LinkList L)
{
int i=0;
LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */
while(p)
{
i++;
p=p->next;
}
return i;
}
/* 初始条件:链式线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L) */
/* *** 作结果:用e返回L中第i个数据元素的值 */
Status GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e)
{
int j;
LinkList p; /* 声明一结点p */
p = L->next; /* 让p指向链表L的第一个结点 */
j = 1; /* j为计数器 */
while (p && j<i) /* p不为空或者计数器j还没有等于i时,循环继续 */
{
p = p->next; /* 让p指向下一个结点 */
++j;
}
if ( !p || j>i )
return ERROR; /* 第i个元素不存在 */
*e = p->data; /* 取第i个元素的数据 */
return OK;
}
/* 初始条件:链式线性表L已存在 */
/* *** 作结果:返回L中第1个与e满足关系的数据元素的位序。
*/
/* 若这样的数据元素不存在,则返回值为0 */
int LocateElem(LinkList L,ElemType e)
{
int i=0;
LinkList p=L->next;
while(p)
{
i++;
if(p->data==e) /* 找到这样的数据元素 */
return i;
p=p->next;
}
return 0;
}
/* 初始条件:链式线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L), */
/* *** 作结果:在L中第i个位置之前插入新的数据元素e,L的长度加1 */
Status ListInsert(LinkList *L,int i,ElemType e)
{
int j;
LinkList p,s;
p = *L;
j = 1;
while (p && j < i) /* 寻找第i个结点 */
{
p = p->next;
++j;
}
if (!p || j > i)
return ERROR; /* 第i个元素不存在 */
s = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 生成新结点(C语言标准函数) */
s->data = e;
s->next = p->next; /* 将p的后继结点赋值给s的后继 */
p->next = s; /* 将s赋值给p的后继 */
return OK;
}
/* 初始条件:链式线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L) */
/* *** 作结果:删除L的第i个数据元素,并用e返回其值,L的长度减1 */
Status ListDelete(LinkList *L,int i,ElemType *e)
{
int j;
LinkList p,q;
p = *L;
j = 1;
while (p->next && j < i) /* 遍历寻找第i个元素 */
{
p = p->next;
++j;
}
if (!(p->next) || j > i)
return ERROR; /* 第i个元素不存在 */
q = p->next;
p->next = q->next; /* 将q的后继赋值给p的后继 */
*e = q->data; /* 将q结点中的数据给e */
free(q); /* 让系统回收此结点,释放内存 */
return OK;
}
/* 初始条件:链式线性表L已存在 */
/* *** 作结果:依次对L的每个数据元素输出 */
Status ListTraverse(LinkList L)
{
LinkList p=L->next;
while(p)
{
visit(p->data);
p=p->next;
}
printf("\n");
return OK;
}
/* 随机产生n个元素的值,建立带表头结点的单链线性表L(头插法) */
void CreateListHead(LinkList *L, int n)
{
LinkList p;
int i;
srand(time(0)); /* 初始化随机数种子 */
*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
(*L)->next = NULL; /* 先建立一个带头结点的单链表 */
for (i=0; i<n; i++)
{
p = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 生成新结点 */
p->data = rand()%100+1; /* 随机生成100以内的数字 */
p->next = (*L)->next;
(*L)->next = p; /* 插入到表头 */
}
}
/* 随机产生n个元素的值,建立带表头结点的单链线性表L(尾插法) */
void CreateListTail(LinkList *L, int n)
{
LinkList p,r;
int i;
srand(time(0)); /* 初始化随机数种子 */
*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* L为整个线性表 */
r=*L; /* r为指向尾部的结点 */
for (i=0; i<n; i++)
{
p = (Node *)malloc(sizeof(Node)); /* 生成新结点 */
p->data = rand()%100+1; /* 随机生成100以内的数字 */
r->next=p; /* 将表尾终端结点的指针指向新结点 */
r = p; /* 将当前的新结点定义为表尾终端结点 */
}
r->next = NULL; /* 表示当前链表结束 */
}
int main()
{
LinkList L;
ElemType e;
Status i;
int j,k;
i=InitList(&L);
printf("初始化L后:ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
for(j=1;j<=5;j++)
i=ListInsert(&L,1,j);
printf("在L的表头依次插入1~5后:L.data=");
ListTraverse(L);
printf("ListLength(L)=%d \n",ListLength(L));
i=ListEmpty(L);
printf("L是否空:i=%d(1:是 0:否)\n",i);
i=ClearList(&L);
printf("清空L后:ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
i=ListEmpty(L);
printf("L是否空:i=%d(1:是 0:否)\n",i);
for(j=1;j<=10;j++)
ListInsert(&L,j,j);
printf("在L的表尾依次插入1~10后:L.data=");
ListTraverse(L);
printf("ListLength(L)=%d \n",ListLength(L));
ListInsert(&L,1,0);
printf("在L的表头插入0后:L.data=");
ListTraverse(L);
printf("ListLength(L)=%d \n",ListLength(L));
GetElem(L,5,&e);
printf("第5个元素的值为:%d\n",e);
for(j=3;j<=4;j++)
{
k=LocateElem(L,j);
if(k)
printf("第%d个元素的值为%d\n",k,j);
else
printf("没有值为%d的元素\n",j);
}
k=ListLength(L); /* k为表长 */
for(j=k+1;j>=k;j--)
{
i=ListDelete(&L,j,&e); /* 删除第j个数据 */
if(i==ERROR)
printf("删除第%d个数据失败\n",j);
else
printf("删除第%d个的元素值为:%d\n",j,e);
}
printf("依次输出L的元素:");
ListTraverse(L);
j=5;
ListDelete(&L,j,&e); /* 删除第5个数据 */
printf("删除第%d个的元素值为:%d\n",j,e);
printf("依次输出L的元素:");
ListTraverse(L);
i=ClearList(&L);
printf("\n清空L后:ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
CreateListHead(&L,20);
printf("整体创建L的元素(头插法):");
ListTraverse(L);
i=ClearList(&L);
printf("\n删除L后:ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
CreateListTail(&L,20);
printf("整体创建L的元素(尾插法):");
ListTraverse(L);
return 0;
}
总结
以上就是今天所学内容,本文仅仅简单介绍了线性表的链式存储结构之单链表的C语言实现,要想熟练掌握还需多加练习。
注:文章内容来自学习陈杰老师的《大话数据结构》一书总结。
欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
评论列表(0条)