漫谈数据结构(二)——线性表2

2019-01-24 本文已影响0人旋哥

风景图

作者个人博客 https://www.you3xuan.top/ 查看原文。

本文为线性表第二篇，如果读者想了解第一篇，请点击这里。

源码地址: https://github.com/ThinkingXuan/DataStructure </br>
如果对您有帮助，随手一个Star吧。

1、线性表的链式存储

在链式存储中，结点之间的内存单元地址是不连续的。它的每一个结点包括数据域和下一个结点的地址。头结点的数据域只存放结点的长度，并指向第一个元素。尾结点指向NULL。如图所示：

链表

因为内存单元不连续，所以哪里空闲的内存，都可以分配一个结点，提高了内存的利用率。又因为结点之间只通过地址连接，所以删除和插入结点效率高。又因为没有索引与结点对应，查找一个结点的时候，必须找到上一个结点，所以查询效率不高。

2、链式存储的实现

2.1 创建单链表

分为三部分，创建头结点，创建普通结点，创建单链表。

创建头结点

//创建头结点，length存储链表的长度 next指向下一个结点 
typedef struct Header{
    int length;
    struct Header * next;
}Head;

创建普通结点

//创建一个结点，data存放数据，next指向下一个结点 
typedef struct Node{
    int data;
    struct Node *next; 
}ListNode;

创建链表

//创建一个链表，返回头结点 
Head * createList(){
    Head *phead = (Head*)malloc(sizeof(Head));
    phead->length = 0;
    phead->next = NULL;
    return phead;
}

2.2 获取链表长度

// 获取链表长度
int getLength(Head * phead){
    if(phead==NULL){
        printf("not init headnode!\n");
        return -1;
    }
    return phead->length;
}

2.3 添加结点

// 添加数据，,默认添加在末尾 
int addData(Head * phead, int data){
    if(phead==NULL){
        printf("not init head node!\n");
        return -1;
    }   
    
    //创建当前结点，并指向链表最后一个结点
    ListNode * curNode = phead;
    while(curNode->next!=NULL){
        curNode = curNode->next;
    }
    
    //创建新结点 
    ListNode * newNode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    newNode->data = data;
    newNode->next = NULL;
    
    //连接结点
    curNode->next = newNode;
    phead->length++;
    return 1;       
}

如图所示，添加结点需要两个结点，一个当前结点，指向尾结点，另一个是要添加的新结点，指向NULL,使用当前结点的next指向新结点，就完成了添加结点的操作。因为当前结点是指向尾结点的，当前结点的next就相当于尾结点的next，所有就相当于尾结点的next指向了新结点。最后别忘把头结点的length加1。

结点

2.4 插入结点

// 插入数据 
int insertData(Head * pHead, int data, int pos){
    if(pHead==NULL){
        printf("not init head node!\n");
        return -1;
    }
    if(pos < 0||pos > pHead->length){
        printf("insert postion error!\n");
        return -2;
    }
    
    //创建新结点 
    ListNode * newNode = (ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));
    newNode->data = data;
    
    //创建当前结点
    ListNode * curNode = pHead;
    int i;
    for(i=0;i<pos;i++){
        curNode = curNode->next;    
    }
    newNode->next = curNode->next;
    curNode->next = newNode;    
    
    pHead->length++;
    
    return 1; 
}

插入

同样，插入也需要两个结点，一个结点指向要插入的位置的前一个结点，起名为当前结点。另一个为新结点。主要就是两行代码：

newNode->next = curNode->next;
curNode->next = newNode;

当前结点指向待插入位置的前一个结点，起名为前结点(lastNode)。以上代码相当于：

newNode->next = lastNode->next;
lastNode->next = newNode;

因为lastNode->next指向下一个结点。现在使用newNode->next指向下一个结点。然后使用lastNode->next指向newNode。就完成了插入操作。
两行代码不可颠倒位置，因为先执行第二行代码的话，会导致后面结点全部丢失。

2.5 删除结点

// 删除数据 
int deleteData(Head * pHead,int pos){
    if(pHead==NULL){
        printf("not init head node!\n");
        return -1;
    }
    if(pos < 0||pos >= pHead->length){
        printf("delete postion error!\n");
        return -2;
    }
    
    //创建当前结点
    ListNode * curNode = pHead;
    
    int i;
    for(i=0;i<pos;i++){
        curNode = curNode->next;    
    }
    
    curNode->next = curNode->next->next;
    pHead->length--;
    return 1;
}

删除
当前结点指定要删除位置的上一个结点(前结点)，把前结点的next指向下一个结点的next,curNode->next = curNode->next->next,就完成了删除操作。

2.6 获取指定位置的结点

//获取数据 
int getData(Head * pHead,int pos){
    if(pHead==NULL){
        printf("not init head node!\n");
        return -1;
    }
    if(pos < 0||pos >= pHead->length){
        printf("postion error!\n");
        return -2;
    }
    
    //创建当前结点
    ListNode * curNode = pHead;
    int i;
    for(i=0;i<=pos;i++){
        curNode = curNode->next;    
    }
    return curNode->data;
}

2.7 打印所有结点

//打印 
void print(Head * phead){
    if(phead==NULL){
        printf("not init headnode!\n");
        return 0;
    }

    ListNode * node = phead->next;
    while(node->next!=NULL){
        printf("%d->",node->data);
        node = node->next;
    }
    printf("%d  length=%d\n",node->data,phead->length);
}

为了让打印效果更好，想法去掉了最后一个->，并且输出链表的长度。

2.8 测试

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int main(){
    int i;
    printf("create ListNode:\n");
    Head* pHead = createList();
    printf("length=%d\n\n",pHead->length);
    
    printf("add data:\n");
    for(i=0;i<10;i++){
        addData(pHead,i);
    }
    print(pHead) ;
    printf("\n");
    
    printf("insert data:\n");
    insertData(pHead,100,3);
    print(pHead);
    printf("\n");
    
    printf("delete data:\n");
    deleteData(pHead,3);
    print(pHead);
    printf("\n");
    
    printf("get data:\n");
    printf("%d\n",getData(pHead,5));
    printf("\n");
    
    return 0;
}

输出结果：

输出结果

3、双链表实现链式存储

定义

前面使用单链表实现了线性表的链式存储。但是单链表有个缺点，无法访问前驱结点。当查找到一个元素结点时，如果想要找到前面的元素结点，需要从头开始遍历，比较麻烦。所有双链表有开辟了一个空间,存储结点前驱结点的地址。如图所示：

双链表

双链表的实现和单链表类似，当我们插入一个新结点时，如果这个结点有后驱结点时，要是后驱结点的pre 指向新结点，新结点的pre也要指向它的前驱结点。其他操作类似，这里只贴出代码，就不详细解释了。

3.1 创建双链表

typedef struct Header{
    int length;
    struct Header * pre;  //为了方便，在头结点添加一个pre ，不然无法指向 Node,在Head后面添加结点时就需要单独判断。 
    struct Header * next;
}Head;

typedef struct Node{
    int data;
    struct Node * pre;          
    struct Node * next;
}NodeList;

//创建 
Head * createDouNodeList(){
    Head * pHead = (Head*)malloc(sizeof(Head));
    if(pHead == NULL){
        printf("create failure!\n"); 
    } 
    pHead->length = 0;
    pHead->next = NULL;
    return pHead;
}

3.2 获取链表长度

// 获取链表长度
int getLength(Head * pHead){
    if(pHead==NULL){
        printf("not init head node!\n");
        return -1;
    }
    return pHead->length;
}

3.3 判断是否为空

//判断是否为空
int isEmpty(Head *pHead){
    if(pHead==NULL){
        printf("not init head node!\n");
        return -1;
    }
    if(pHead->length==0){
        return 1;
    }else{
        return 0;
    }
}

3.4 添加结点

// 添加结点，,默认添加在末尾 
int addDataDou(Head * pHead, int data){
    if(pHead==NULL){
        printf("not init head node!\n");
        return -1;
    }   
    //创建当前结点，并指向链表最后一个结点
    NodeList * curNode = pHead; 

    while(curNode->next != NULL){
        curNode = curNode->next;
    }

    //创建新结点 
    NodeList * newNode = (NodeList*)malloc(sizeof(NodeList));
    newNode->data = data; 
    newNode->next = NULL;
    
    curNode->next = newNode;
    newNode->pre = curNode;
    pHead->length++;
    return 1;
}

3.5 插入结点

//插入 
int insertDou(Head *pHead,int data,int pos){
    
    if(pHead==NULL){
        printf("not init head node!\n");
        return -1;
    } 
    if(pos<=0||pos>=pHead->length){
        printf("insert positon error!\n");
        return -2;      
    }
    //创建新结点
    NodeList * newNode = (NodeList*)malloc(sizeof(NodeList));
    newNode->data = data;
     
    //创建当前结点,并指向 指定位置之前的那个结点 
    NodeList * curNode = pHead;
    int i;
    for(i=0;i<pos;i++){
        curNode = curNode->next;    
    }
    
    //连接 
    newNode->next = curNode->next;
    curNode->next->pre = newNode;
    newNode->pre = curNode;
    curNode->next = newNode;
    
    pHead->length++;
    
    return 1;
}

3.6 删除结点

//删除 
int deleteDataDou(Head * pHead,int pos){
    if(pHead==NULL){
        printf("not init head node!\n");
        return -1;
    }
    if(pos < 0||pos >= pHead->length){
        printf("delete postion error!\n");
        return -2;
    }
    
    //创建当前结点
    NodeList * curNode = pHead;
    
    int i;
    for(i=0;i<pos;i++){
        curNode = curNode->next;    
    }
    
    curNode->next = curNode->next->next;
    
    //要删除最后一个结点时判断 
    if(curNode->next!=NULL){
        curNode->next->pre = curNode; 
    }
    
    pHead->length--;
    return 1;
}

3.7 获取指定元素的结点

//查找某个元素，返回它的结点 
NodeList * findNodeDou(Head *pHead,int val){
    if(pHead==NULL){
        printf("not init head node!\n");
        return 0;
    }
    NodeList *curNode = pHead->next;
    do{
        if(curNode->data == val){
            return curNode;
        }
        curNode = curNode->next;
        
    }while(curNode->next!=NULL);
    return NULL;
}

3.8 打印所有结点

//打印 
void print(Head * pHead){
    if(pHead==NULL){
        printf("not init head node!\n");
        return 0;
    }
    NodeList * node = pHead->next;
    while(node->next!=NULL){
        printf("%d<->",node->data);
        node = node->next;
    }
    printf("%d  length=%d\n",node->data,pHead->length);
}

3.9 测试

//双链表实现链式存储
 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 
int main(){
    int i;
    
    printf("Create Double Node List: \n"); 
    Head  *pHead =  createDouNodeList();
    printf("length = %d\n",pHead->length);
    printf("\n");
    
    printf("Add Data: \n");
    for(i=0;i<10;i++){
        addDataDou(pHead,i); 
    }
    print(pHead);
    printf("\n");   
    
    printf("Insert Data: \n");
    insertDou(pHead,100,3);
    print(pHead);
    printf("\n");   
    
    printf("delete Data: \n");
    deleteDataDou(pHead,3);
    print(pHead);
    printf("\n");
    
    printf("find Node: \n");
    NodeList * node = findNodeDou(pHead,3);
    printf("node is %d\n",node);
    printf("\n");
    
    return 0;
}

输出结果：

输出结果

4、循环链表

链表还有一种常用的形式，那就是循环链表。循环链表首尾相接，形成一个环，从链表任何一个结点出发，都能够找到其他所有结点。

循环链表分为单向循环链表，双循环链表，多重循环链表。如图所示：

单向循环链表

上图是单向循环链表，形成一个闭合环，有一个方向。

双循环链表

上图是双向循环链表，形成一个闭合环，有两个方向。

多重循环链表
上图是多重循环链表，形成了两个闭合环。

本教程只讲解单向循环链表，其他两种比较复杂，如需要的话，自行搜索。 循环链表的创建和查找基本和单链表一样，这里就不过多讲解了，只讲解插入和删除。如果您还不太清楚，请认真阅读前面的知识。

4.1 插入结点

int insertCircleList(Head * pHead,int data,int pos){
    if(pHead==NULL){
        printf("not init head node!\n");
        return -1;
    }
    if(pos < 0||pos > pHead->length){
        printf("insert postion error!\n");
        return -2;
    }
    
    //创建新结点 
    NodeList * newNode = (NodeList*)malloc(sizeof(NodeList));
    newNode->data = data;
    
    //如果是空 
    if(isEmpty(pHead)){
        pHead->next = newNode;   //直接插入到头结点后面
        newNode->next = newNode; //自己指向自己 
    }else{
        
        NodeList *curNode = pHead->next;
        
        //因为pos ==0为涉及到头结点，单独处理 
        if(pos==0){
            
            //curNode指向尾结点
            while(curNode->next!=pHead->next){
                curNode = curNode->next;
            }
            
            newNode->next =pHead->next;
            pHead->next = newNode;
            curNode->next = newNode; 
        }else{
            //使curNode指向插入位置的前一个结点 
            int i;
            for(i=1;i<pos;i++){
                curNode = curNode->next;
            }
            
            newNode->next = curNode->next;
            curNode->next = newNode; 
            
        }
    } 
    
    pHead->length++;
    
    return 1;
}

4.2 删除结点

int deleteCircleNode(Head *pHead,int pos){
    if(pHead==NULL){
        printf("not init head node!\n");
        return -1;
    }
    if(pos < 0||pos > pHead->length){
        printf("insert postion error!\n");
        return -2;
    }
    
    NodeList *curNode = pHead->next;
    
    if(isEmpty(pHead)){
        return -3;
    }else{
        if(pos==0){
            while(curNode->next!=pHead->next){
                curNode = curNode->next;
            } 
            
            curNode->next = curNode ->next->next;
            pHead->next = curNode ->next;
        }else{
            int i;
            for(i=1;i<pos;i++){
                curNode = curNode->next;
            }
            curNode ->next = curNode->next->next;
        }
    }
    
    pHead->length--;
    return 1; 
}

4.3 其他代码

//创建头结点，length存储链表的长度 next指向下一个结点 
typedef struct Header{
    int length;
    struct Header * next;
}Head;

//创建一个结点，data存放数据，next指向下一个结点 
typedef struct Node{
    int data;
    struct Node *next; 
}NodeList;

//创建一个链表，返回头结点 
Head * createList(){
    Head *phead = (Head*)malloc(sizeof(Head));
    phead->length = 0;
    phead->next = NULL;
    return phead;
}

//判断是否为空
int isEmpty(Head *pHead){
    if(pHead==NULL){
        printf("not init head node!\n");
        return -1;
    }
    if(pHead->length==0){
        return 1;
    }else{
        return 0;
    }
}
//打印 
void print(Head *pHead){
    if(pHead==NULL){
        printf("not init headnode!\n");
        return 0;
    }

    NodeList * node = pHead->next;
    do{
        printf("%d->",node->data);
        node = node->next;
    }while(node!=pHead->next);

    printf("   length=%d\n",pHead->length);
}

4.4 测试

//循环链表
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(){
    int i;
    printf("Create Circle Node List: \n");
    Head * pHead = createList();
    printf("length = %d\n",pHead->length);
    printf("\n");
    
    printf("Insert Node: \n");
    for(i=0;i<11;i++){
        insertCircleList(pHead,i,i);
    }
    print(pHead);
    printf("\n");
    
    printf("Delete Node: \n");
    deleteCircleNode(pHead,0);
    print(pHead);
    return 0;
}

输出结果：

输出结果

漫谈数据结构(二)——线性表2

1、线性表的链式存储

2、链式存储的实现

2.1 创建单链表

2.2 获取链表长度

2.3 添加结点

2.4 插入结点

2.5 删除结点

2.6 获取指定位置的结点

2.7 打印所有结点

2.8 测试

3、双链表实现链式存储

定义

3.1 创建双链表

3.2 获取链表长度

3.3 判断是否为空

3.4 添加结点

3.5 插入结点

3.6 删除结点

3.7 获取指定元素的结点

3.8 打印所有结点

3.9 测试

4、循环链表

4.1 插入结点

4.2 删除结点

4.3 其他代码

4.4 测试

猜你喜欢

热点阅读