C語(yǔ)言創(chuàng)建和操作單鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)例教程
1,為什么要用到鏈表
數(shù)組作為存放同類數(shù)據(jù)的集合,給我們?cè)诔绦蛟O(shè)計(jì)時(shí)帶來(lái)很多的方便,增加了靈活性。但數(shù)組也同樣存在一些弊病。如數(shù)組的大小在定義時(shí)要事先規(guī)定,不能在程序中進(jìn)行調(diào)整,這樣一來(lái),在程序設(shè)計(jì)中針對(duì)不同問(wèn)題有時(shí)需要3 0個(gè)大小的數(shù)組,有時(shí)需要5 0個(gè)數(shù)組的大小,難于統(tǒng)一。我們只能夠根據(jù)可能的最大需求來(lái)定義數(shù)組,常常會(huì)造成一定存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)。
我們希望構(gòu)造動(dòng)態(tài)的數(shù)組,隨時(shí)可以調(diào)整數(shù)組的大小,以滿足不同問(wèn)題的需要。鏈表就是我們需要的動(dòng)態(tài)數(shù)組。它是在程序的執(zhí)行過(guò)程中根據(jù)需要有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)就向系統(tǒng)要求申請(qǐng)存儲(chǔ)空間,決不構(gòu)成對(duì)存儲(chǔ)區(qū)的浪費(fèi)。
鏈表是一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),其數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系使鏈表分成三種:?jiǎn)捂湵?、循環(huán)鏈表、雙向鏈表,下面將逐一介紹。
2,單向鏈表
單鏈表有一個(gè)頭節(jié)點(diǎn)head,指向鏈表在內(nèi)存的首地址。鏈表中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)類型為結(jié)構(gòu)體類型,節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)成員:整型成員(實(shí)際需要保存的數(shù)據(jù))和指向下一個(gè)結(jié)構(gòu)體類型節(jié)點(diǎn)的指針即下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址(事實(shí)上,此單鏈表是用于存放整型數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)數(shù)組)。鏈表按此結(jié)構(gòu)對(duì)各節(jié)點(diǎn)的訪問(wèn)需從鏈表的頭找起,后續(xù)節(jié)點(diǎn)的地址由當(dāng)前節(jié)點(diǎn)給出。無(wú)論在表中訪問(wèn)那一個(gè)節(jié)點(diǎn),都需要從鏈表的頭開始,順序向后查找。鏈表的尾節(jié)點(diǎn)由于無(wú)后續(xù)節(jié)點(diǎn),其指針域?yàn)榭?,寫作為NULL。
如圖所示:
上圖還給出這樣一層含義,鏈表中的各節(jié)點(diǎn)在內(nèi)存的存儲(chǔ)地址不是連續(xù)的,其各節(jié)點(diǎn)的地址是在需要時(shí)向系統(tǒng)申請(qǐng)分配的,系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)存的當(dāng)前情況,既可以連續(xù)分配地址,也可以跳躍式分配地址。
3,單向鏈表程序的實(shí)現(xiàn)
(1),鏈表節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義
struct node { int num; struct node *p; } ;
在鏈表節(jié)點(diǎn)的定義中,除一個(gè)整型的成員外,成員p是指向與節(jié)點(diǎn)類型完全相同的指針。
在鏈表節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中,非常特殊的一點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)體內(nèi)的指針域的數(shù)據(jù)類型使用了未定義成功的數(shù)據(jù)類型。這是在C中唯一規(guī)定可以先使用后定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
(2),鏈表的創(chuàng)建、輸出步驟
單鏈表的創(chuàng)建過(guò)程有以下幾步:
1 ) 定義鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);
2 ) 創(chuàng)建一個(gè)空表;
3 ) 利用malloc ( )函數(shù)向系統(tǒng)申請(qǐng)分配一個(gè)節(jié)點(diǎn);
4 ) 將新節(jié)點(diǎn)的指針成員賦值為空。若是空表,將新節(jié)點(diǎn)連接到表頭;若是非空表,將新
節(jié)點(diǎn)接到表尾;
5 ) 判斷一下是否有后續(xù)節(jié)點(diǎn)要接入鏈表,若有轉(zhuǎn)到3 ),否則結(jié)束;
單鏈表的輸出過(guò)程有以下幾步
1) 找到表頭;
2) 若是非空表,輸出節(jié)點(diǎn)的值成員,是空表則退出;
3 ) 跟蹤鏈表的增長(zhǎng),即找到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址;
4) 轉(zhuǎn)到2 ).
(3),程序代碼例子:
創(chuàng)建一個(gè)存放正整數(shù)單鏈表,輸入0或小于0的數(shù),結(jié)束創(chuàng)建鏈表,并打印出鏈表中的值,程序如下:
#include <stdlib.h> /*含ma l l o c ( ) 的頭文件*/ #include <stdio.h> //①定義鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) struct node { int num; struct node *next; }; //函數(shù)聲明 struct node *creat(); void print(); main( ) { struct node *head; head=NULL; //②建一個(gè)空表 head=creat(head);/*創(chuàng)建單鏈表*/ print(head);/*打印單鏈表*/ } /******************************************/ struct node*creat(struct node *head)/*返回的是與節(jié)點(diǎn)相同類型的指針*/ { struct node*p1,*p2; int i=1; //③利用malloc ( )函數(shù)向系統(tǒng)申請(qǐng)分配一個(gè)節(jié)點(diǎn) p1=p2=(struct node*)malloc(sizeof(struct node));/*新節(jié)點(diǎn)*/ printf("請(qǐng)輸入值,值小于等于0結(jié)束,值存放地址為:p1_ADDR= %d\n",p1); scanf("%d",&p1->num);/*輸入節(jié)點(diǎn)的值*/ p1->next=NULL;/*將新節(jié)點(diǎn)的指針置為空*/ while(p1->num>0)/*輸入節(jié)點(diǎn)的數(shù)值大于0*/ { //④將新節(jié)點(diǎn)的指針成員賦值為空。若是空表,將新節(jié)點(diǎn)連接到表頭;若是非空表,將新節(jié)點(diǎn)接到表尾; if(head==NULL) head=p1;/*空表,接入表頭*/ else p2->next=p1;/*非空表,接到表尾*/ p2=p1; p1=(struct node*)malloc(sizeof(struct node));/*下一個(gè)新節(jié)點(diǎn)*/ i=i+1; printf("請(qǐng)輸入值,值小于等于0結(jié)束,值存放地址為:p%d_ADDR= %d\n",i,p2); scanf("%d",&p1->num);/*輸入節(jié)點(diǎn)的值*/ //⑤判斷一下是否有后續(xù)節(jié)點(diǎn)要接入鏈表,若有轉(zhuǎn)到3 ),否則結(jié)束; } //==============原來(lái)程序更正部分:(多謝@daling_datou提醒)================================ free(p1); //申請(qǐng)到的沒(méi)錄入,所以釋放掉 p1=NULL; //使指向空 p2->next = NULL; //到表尾了,指向空 printf("鏈表輸入結(jié)束(END)\n"); //============================================== return head;/*返回鏈表的頭指針*/ } /*******************************************/ void print(struct node*head)/*出以head為頭的鏈表各節(jié)點(diǎn)的值*/ { struct node *temp; temp=head;/*取得鏈表的頭指針*/ printf("\n\n\n鏈表存入的值為:\n"); while(temp!=NULL)/*只要是非空表*/ { printf("%6d\n",temp->num);/*輸出鏈表節(jié)點(diǎn)的值*/ temp=temp->next;/*跟蹤鏈表增長(zhǎng)*/ } printf("鏈表打印結(jié)束!!"); }
在鏈表的創(chuàng)建過(guò)程中,鏈表的頭指針是非常重要的參數(shù)。因?yàn)閷?duì)鏈表的輸出和查找都要從鏈表的頭開始,所以鏈表創(chuàng)建成功后,要返回一個(gè)鏈表頭節(jié)點(diǎn)的地址,即頭指針。
程序執(zhí)行流程:
4,單鏈表操作基礎(chǔ)示例
#include <stdio.h> #include <malloc.h> #define LEN sizeof(NODE) typedef struct _NODE//節(jié)點(diǎn)聲明 { int val; struct _NODE* next; } NODE, *PNODE; void print(PNODE head){//打印所有節(jié)點(diǎn) while (head) { printf("%3d",head->val); head = head->next; } printf("\n"); } void insertHead(PNODE *pHead, int val){//頭插法 PNODE n = (PNODE)malloc(LEN); n->val = val; n->next = *pHead; *pHead = n; } void insertTail(PNODE *pHead, int val){//尾插法 PNODE t = *pHead; PNODE n = (PNODE)malloc(LEN); n->val = val; n->next = NULL; if (*pHead == NULL) { n->next = *pHead; *pHead = n; }else{ while (t->next) { t = t->next; } t->next = n; } } void deleteHead(PNODE *pHead){//刪除頭 if (*pHead == NULL) { return; } else { PNODE t = *pHead; *pHead = (*pHead)->next; free(t); } } void deleteTail(PNODE *pHead){//刪除尾 PNODE t = *pHead; if (t == NULL) { return; } else if (t->next == NULL) { free(t); *pHead = NULL; } else{ while (t->next->next != NULL) { t = t->next; } free(t->next); t->next = NULL; } } PNODE findByVal(PNODE head, int val){//根據(jù)值找到滿足條件的第一個(gè)節(jié)點(diǎn) while (head != NULL && head->val != val) { head = head->next; } return head; } PNODE findByIndex(PNODE head, int index){//根據(jù)索引找節(jié)點(diǎn) if (index == 1) { return head; } else { int c = 1; while (head != NULL && index != c) { head = head->next; c++; } } return head; } void insertByIndex(PNODE *pHead, int index, int val){//根據(jù)索引插入節(jié)點(diǎn) if (index == 1) { insertHead(pHead, val); } else { PNODE t = findByIndex(*pHead,index - 1); if (t == NULL) { return; } else { PNODE n = t->next; t->next = (PNODE)malloc(LEN); t->next->next = n; t->next->val = val; } } } void deleteByIndex(PNODE *pHead, int index)//根據(jù)結(jié)點(diǎn)索引刪除結(jié)點(diǎn) { if (index == 1) { deleteHead(pHead); } else { PNODE t= findByIndex(*pHead, index - 1); if (t == NULL || t->next == NULL) { return; }else{ PNODE n = t->next->next; free(t->next); t->next = n; } } } void deleteByVal(PNODE *pHead, int val)//根據(jù)值刪掉第一個(gè)滿足條件的 { if (*pHead == NULL)//如果空表退出 { return; } else { if ((*pHead)->val == val)//如果第一個(gè)就是,刪頭 { deleteHead(pHead); } else { PNODE t = *pHead; while (t->next != NULL && t->next->val != val)//遍歷,若t的next為空或者next是要找的節(jié)點(diǎn)則退出 { t = t->next; } if (t->next)//如果t指向要找的結(jié)點(diǎn)的上一個(gè)節(jié)點(diǎn) { PNODE n = t->next->next;//刪除要找的結(jié)點(diǎn) free(t->next); t->next = n; } } } } void clear(PNODE *pHead)//清除鏈表 { while ((*pHead) != NULL) { deleteHead(pHead);//從頭刪除 } } void main() { PNODE head = NULL; insertTail(&head,1); deleteHead(&head); insertTail(&head,2); insertTail(&head,3); insertTail(&head,4); insertTail(&head,5); insertTail(&head,6); print(head); insertByIndex(&head, 6, 9); print(head); //deleteByIndex(&head,3); deleteByVal(&head, 2); print(head); clear(&head); print(head); insertByIndex(&head,1,12); print(head); }
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