C語言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之雙鏈表&循環(huán)鏈表&靜態(tài)鏈表詳解
單鏈表 VS 雙鏈表
我們都知道,單鏈表只有一個(gè)指向下一個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針,當(dāng)我們想要找到前一個(gè)結(jié)點(diǎn)時(shí)就比較麻煩,而雙鏈表擁有兩個(gè)指針
總的來說:
- 單鏈表 —— 無法逆向檢索,有時(shí)候不太方便
- 雙鏈表 —— 可進(jìn)可退,存儲(chǔ)密度更低一丟丟
定義雙鏈表結(jié)點(diǎn)類型
typedef struct DNode{ ElemType data; //數(shù)據(jù)域 struct DNode *prior, *next; //前驅(qū)和后繼指針 }DNode, *DLinklist;
雙鏈表
雙鏈表的初始化(帶頭結(jié)點(diǎn))
定義一個(gè) InitLinklist 函數(shù),參數(shù)為雙鏈表的引用,加引用是因?yàn)橐淖冞@個(gè)雙鏈表
注意:頭結(jié)點(diǎn)的前驅(qū)指針永遠(yuǎn)指向 NULL
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> typedef int ElemType; typedef struct DNode{ ElemType data; //數(shù)據(jù)域 struct DNode *prior, *next; //前驅(qū)和后繼指針 }DNode, *DLinklist; //初始化雙鏈表 bool InitLinklist(DLinklist &L) { L = (DNode *)malloc(sizeof(DNode)); //分配一個(gè)頭結(jié)點(diǎn) if (L == NULL) return false; //內(nèi)存不足,分配失敗 L->prior = NULL; //頭結(jié)點(diǎn)的 prior 永遠(yuǎn)指向 NULL L->next = NULL; //頭結(jié)點(diǎn)之后暫時(shí)還沒有結(jié)點(diǎn) return true; } //判斷雙鏈表是否為空(帶頭結(jié)點(diǎn)) bool Empty(DLinklist L) { if (L->next == NULL) return true; else return false; } void testDLinklist() { //初始化雙鏈表 DLinklist L; InitLinklist(L); }
雙鏈表的插入
后插法
//在p結(jié)點(diǎn)之后插入s結(jié)點(diǎn) bool InsertNextDNode(DNode *p, DNode *s) { if (p == NULL || s == NULL) return false; //非法參數(shù) s->next = p->next; if (p->next != NULL) //如果p結(jié)點(diǎn)有后繼結(jié)點(diǎn) p->next->prior = s; s->prior = p; p->next = s; return true; }
學(xué)會(huì)了后插操作,我們也就學(xué)會(huì)了按位序插入和前插法,大概思路為找到目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的前驅(qū)結(jié)點(diǎn),然后對(duì)其進(jìn)行后插操作
雙鏈表的刪除
//刪除p結(jié)點(diǎn)的后繼結(jié)點(diǎn) bool DeleteNextDNode(DNode *p) { if (p == NULL) return false; DNode *q = p->next; //找到p結(jié)點(diǎn)的后繼結(jié)點(diǎn)q if (q == NULL) return false; //p沒有后繼 p->next = q->next; if (q->next != NULL) //q結(jié)點(diǎn)不是最后一個(gè)結(jié)點(diǎn) q->next->prior = p; free(p); //釋放結(jié)點(diǎn)空間 return true; } //銷毀雙鏈表 void DestoryList(DLinklist &L) { //循環(huán)釋放各個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn) while (L->next != NULL) { DeleteNextDNode(L); } free(L); //釋放頭結(jié)點(diǎn) L = NULL; //頭指針指向NULL }
雙鏈表的遍歷
由于雙鏈表不可隨機(jī)存取,所以按位查找、按值查找等操作都只能用遍歷的方式實(shí)現(xiàn),時(shí)間復(fù)雜度為 O(n)
//后向遍歷 while (p != NULL) { //對(duì)結(jié)點(diǎn)p做相應(yīng)處理,比如打印 p = p->next; } //前向遍歷 while (p != NULL) { //對(duì)結(jié)點(diǎn)p做相應(yīng)處理 p = p->prior; } //前向遍歷(跳過頭結(jié)點(diǎn)) while (p->prior != NULL) { //對(duì)結(jié)點(diǎn)p做相應(yīng)處理 p = p->prior; }
循環(huán)單鏈表
我們都知道,單鏈表的表尾結(jié)點(diǎn)的 next 指針是指向 NULL,顧名思義,循環(huán)單鏈表的表尾結(jié)點(diǎn)的 next 指針就是指向頭結(jié)點(diǎn)的
循環(huán)單鏈表的優(yōu)點(diǎn):從一個(gè)結(jié)點(diǎn)出發(fā)可以找到其他任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)
typedef int ElemType; typedef struct LNode{ ElemType data; //每個(gè)節(jié)點(diǎn)存放一個(gè)數(shù)據(jù)元素 struct LNode *next; //指針指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn) }LNode, *LinkList; //初始化一個(gè)循環(huán)單鏈表 bool InitList(LinkList &L) { L = (LNode *)malloc(sizeof(LNode)); //分配一個(gè)頭結(jié)點(diǎn) if (L == NULL) return false; //內(nèi)存不足,分配失敗 L->next = L; //頭結(jié)點(diǎn)next指針指向頭結(jié)點(diǎn) return true; } //判斷循環(huán)單鏈表是否為空 bool Empty(LinkList L) { if (L->next == L) return true; else return false; } //判斷結(jié)點(diǎn)p是否為循環(huán)單鏈表的表尾結(jié)點(diǎn) bool isTail(LinkList L, LNode *p) { if (p->next == L) return true; else return false; }
循環(huán)雙鏈表
雙鏈表:
- 表頭結(jié)點(diǎn)的 prior 指向 NULL
- 表尾結(jié)點(diǎn)的 next 指向 NULL
循環(huán)雙鏈表
- 表頭結(jié)點(diǎn)的 prior 指向表尾結(jié)點(diǎn)
- 表尾結(jié)點(diǎn)的 next 指向頭結(jié)點(diǎn)
循環(huán)雙鏈表的初始化
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> typedef int ElemType; typedef struct DNode{ ElemType data; //數(shù)據(jù)域 struct DNode *prior, *next; //前驅(qū)和后繼指針 }DNode, *DLinklist; //初始化空的循環(huán)雙鏈表 bool InitDLinklist(DLinklist &L) { L = (DNode *)malloc(sizeof(DNode)); //分配一個(gè)頭結(jié)點(diǎn) if (L == NULL) return false; //內(nèi)存不足,分配失敗 L->prior = L; //頭結(jié)點(diǎn)的 prior 指向頭結(jié)點(diǎn) L->next = L; //頭結(jié)點(diǎn)的 next 指向頭結(jié)點(diǎn) return true; } //判斷循環(huán)雙鏈表是否為空 bool Empty(DLinklist L) { if (L->next == L) return true; else return false; } //判斷結(jié)點(diǎn)p是否為循環(huán)雙鏈表的表尾結(jié)點(diǎn) bool isTail(DLinklist L, DNode *p) { if (p->next = L) return true; else return false; } void testDLinklist() { //初始化雙鏈表 DLinklist L; InitDLinklist(L); }
循環(huán)雙鏈表的插入
//在p結(jié)點(diǎn)之后插入s節(jié)點(diǎn) bool InsertNextDNode(DNode *p, DNode *s) { s->next = p->next; p->next->prior = s; s->prior = p; p->next = s; return true; }
循環(huán)雙鏈表的刪除
//刪除p的后繼結(jié)點(diǎn)q p->next = q->next; q->next->prior = p; free(q);
靜態(tài)鏈表
什么是靜態(tài)鏈表
單鏈表:各個(gè)結(jié)點(diǎn)在內(nèi)存中星羅棋布、散落天涯
靜態(tài)鏈表:分配一整片連續(xù)的內(nèi)存空間,各個(gè)結(jié)點(diǎn)集中安置,0 號(hào)結(jié)點(diǎn)充當(dāng) “頭結(jié)點(diǎn)”,下一個(gè)結(jié)點(diǎn)的數(shù)組下標(biāo)(也稱為游標(biāo))充當(dāng) “指針”,游標(biāo)為 -1 時(shí)表示已經(jīng)到達(dá)表尾
靜態(tài)鏈表是用數(shù)組的方式來實(shí)現(xiàn)的鏈表,其優(yōu)點(diǎn)為 —— 增、刪操作不需要大量移動(dòng)元素;缺點(diǎn)為 —— 不能隨機(jī)存取,只能從頭結(jié)點(diǎn)開始依次往后查找;容量固定不可變
定義靜態(tài)鏈表
#define MaxSize 10 //靜態(tài)鏈表的最大長(zhǎng)度 struct Node{ ElemType data; //存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素 int next; //下一個(gè)元素的數(shù)組下標(biāo) };
或者
#define MaxSize 10 //靜態(tài)鏈表的最大長(zhǎng)度 typedef struct { ElemType data; //存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素 int next; //下一個(gè)元素的數(shù)組下標(biāo) } SLinkList[MaxSize];
SLinkList a 相當(dāng)于 struct Node a[MaxSize]
基本操作的實(shí)現(xiàn)
初始化
把 a[0] 的 next 設(shè)置為 -1
把空的結(jié)點(diǎn)的 next 設(shè)置為 -2
查找
從頭結(jié)點(diǎn)出發(fā)依次往后遍歷結(jié)點(diǎn)
插入位序?yàn)?i 的結(jié)點(diǎn)
- 找到一個(gè)空的結(jié)點(diǎn),存入數(shù)據(jù)元素
- 從頭結(jié)點(diǎn)出發(fā)找到位序?yàn)?i-1 的結(jié)點(diǎn)
- 修改新結(jié)點(diǎn)的 next
- 修改 i-1 號(hào)結(jié)點(diǎn)的 next
刪除某個(gè)結(jié)點(diǎn)
- 從頭結(jié)點(diǎn)出發(fā)找到前驅(qū)結(jié)點(diǎn)
- 修改前驅(qū)結(jié)點(diǎn)的游標(biāo)
- 被刪除結(jié)點(diǎn)的 next 設(shè)置為 -2
順序表和鏈表的比較
從邏輯結(jié)構(gòu)來說,順序表和鏈表都屬于線性表,都是線性結(jié)構(gòu)
從存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)來說,順序表采用順序存儲(chǔ),而鏈表采用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)
順序表
優(yōu)點(diǎn):支持隨機(jī)存取,存取密度高
缺點(diǎn):大片連續(xù)空間分配不方便,改變?nèi)萘坎环奖?/p>
鏈表:
優(yōu)點(diǎn):離散的小空間分配方便,改變?nèi)萘糠奖?/p>
缺點(diǎn):不可隨機(jī)存取,存儲(chǔ)密度低
從基本操作來看
創(chuàng)
- 順序表需要預(yù)分配大片連續(xù)空間,若分配空間過小,則之后不方便擴(kuò)展容量;若分配空間過大,則浪費(fèi)內(nèi)存資源。如果采取靜態(tài)分配的方式,則容量不可改變;如果采取動(dòng)態(tài)分配的方式,則容量可改變,但需要移動(dòng)大量元素,時(shí)間代價(jià)高
- 鏈表只需分配一個(gè)頭結(jié)點(diǎn)(也可以不要頭結(jié)點(diǎn),只聲明一個(gè)頭指針),之后方便拓展
銷
- 對(duì)鏈表來說,你只需掃描整個(gè)鏈表,依次刪除(free)各個(gè)結(jié)點(diǎn)即可
- 對(duì)順序表來說,首先你需要修改 length = 0,如果是采用靜態(tài)分配的方式,當(dāng)靜態(tài)數(shù)組的生命周期結(jié)束時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)回收空間;如果是采用動(dòng)態(tài)分配的方式,用 malloc 申請(qǐng)的空間是屬于內(nèi)存中的堆區(qū),在堆區(qū)的內(nèi)存空間不會(huì)由系統(tǒng)自動(dòng)回收,需要我們手動(dòng) free
增刪
- 對(duì)順序表來說,插入或刪除都要講后續(xù)元素全部后移或前移,時(shí)間復(fù)雜度為 O(n),時(shí)間開銷主要來自移動(dòng)元素
- 對(duì)鏈表來說,插入或刪除元素只需要修改指針即可,時(shí)間復(fù)雜度為 O(n),時(shí)間開銷主要來自查找目標(biāo)元素
- 雖然時(shí)間復(fù)雜度一樣,但是結(jié)合實(shí)際因素,鏈表增刪的效率要比順序表高得多
查
- 對(duì)順序表來說,按位查找的時(shí)間復(fù)雜度為 O(1);按值查找的時(shí)間復(fù)雜度為 O(n),如果表內(nèi)元素有序,可采用折半查找等方法在 O(log2n) 時(shí)間內(nèi)找到
- 對(duì)鏈表來說,按位查找的時(shí)間復(fù)雜度為 O(n);按值查找的時(shí)間復(fù)雜度也為 O(n)
綜上所述
- 表長(zhǎng)難以預(yù)估、經(jīng)常要增加或刪除元素 —— 鏈表
- 表長(zhǎng)可預(yù)估、查詢操作較多 —— 順序表
以上就是C語言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之雙鏈表&循環(huán)鏈表&靜態(tài)鏈表詳解的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于C語言鏈表的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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