C语言数据结构之单向链表详解分析

时间:2022-01-20 01:29:24

链表的概念:链表是一种动态存储分布的数据结构,由若干个同一结构类型的结点依次串连而成。

链表分为单向链表和双向链表。

链表变量一般用指针head表示,用来存放链表首结点的地址。

每个结点由数据部分和下一个结点的地址部分组成,即每个结点都指向下一个结点。最后一个结点称为表尾,其下一个结点的地址部分的值为NULL(表示为空地址)。

特别注意:链表中的各个结点在内存中是可以不连续存放的,具体存放位置由系统分配。

例如:int *ptr ;

因此不可以用ptr++的方式来寻找下一个结点。

使用链表的优点:

不需要事先定义存储空间大小,可以实时动态分配,内存利用效率高;

可以很方便地插入新元素(结点) ,使链表保持排序状态,操作效率高。

下面用课本的例子来讲解:

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/*用链表实现学生成绩信息的管理*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
struct stud_node{
    int num;
    char name[24];
    int score;
    struct stud_node *next;
};
struct stud_node *Create_Stu_Doc();   /*新建链表*/
struct stud_node *InsertDoc(struct stud_node *head,struct stud_node *stud);   /*插入*/
struct stud_node *DeleteDoc(struct stud_node *head,int num);       /*删除*/
void Print_Stu_Doc(struct stud_node *head);              /*遍历*/
 
int main(void)
{
    struct stud_node *head,*p;
    int choice,num,score;
    char name[20];
    int size = sizeof(struct stud_node);
    
    do{
        printf("1:Create\n 2:Insert\n 3: Delete\n 4:Print\n 0:Exit\n");
        scanf("%d",&choice);
        switch(choice){
            case 1:
                head = Create_Stu_Doc();
                break;
            case 2:
                printf("Input num,name and score:\n");
                scanf("%d %s %d",&num,name,&score);
                p = (struct stud_node *)malloc(size);
                p->num = num;
                strcpy(p->name,name);
                p->score = score;
                head = InsertDoc(head,p);
                break;
            case 3:
                printf("Input num:\n");
                scanf("%d",&num);
                head = DeleteDoc(head,num);
                break;
            case 4:
                Print_Stu_Doc(head);
                break;
            case 0:
                break;
        }
    }
    while(choice != 0);
    
    return 0;
 }
/*新建链表*/
struct stud_node *Create_Stu_Doc(){
    struct stud_node *head,*p;
    int num,score;
    char name[20];
    int size = sizeof(struct stud_node);
    
    head = NULL;
    printf("Input num,name and score:\n");
    scanf("%d %s %d",&num,name,&score);
    while(num != 0){
        p=(struct stud_node *)malloc(size);
        p->num = num;
        strcpy(p->name,name);
        p->score = score;
        head = InsertDoc(head,p);    /*调用插入函数*/
        scanf("%d %s %d",&num,name,&score);
    }
    return head;
}
/*插入操作*/
struct stud_node *InsertDoc(struct stud_node *head,struct stud_node *stud){
    struct stud_node *ptr,*ptr1,*ptr2;
    ptr2 = head;
    ptr = stud;             /*ptr指向待插入的新的学生记录结点*/
    /*原链表为空链表时的插入*/
    if(head == NULL){
        head = ptr;
        head->next = NULL;
    }else{
        while((ptr->num > ptr2->num)&&(ptr2->next != NULL)){
            ptr1 = ptr2;
            ptr2 = ptr2->next;         /*ptr1,ptr2各往后移一个结点*/
        }                            
        if(ptr->num <= ptr2->num){     /*在ptr1与ptr2之间插入新结点*/
            if(head == ptr2){
            head=ptr;
        }
        else{
            ptr1->next = ptr;
            ptr->next = ptr2;
        }
        }
        else{                        
            ptr2->next = ptr;          /*新插入结点成为尾结点*/
            ptr->next =NULL;
        }
    }
    return head;
}
/*删除操作*/
struct stud_node *DeleteDoc(struct stud_node *head,int num){
    struct stud_node *ptr1,*ptr2;
    /*要被删除结点为表头结点*/
    while(head != NULL && head->num==num){
        ptr2=head;
        head=head->next;
        free(ptr2);
    }
    if(head==NULL){
        return NULL;   
    }         /*链表为空*/
    /*要被删除结点为非表头结点*/
    ptr1=head;
    ptr2=head->next;      /*从表头的下一个结点搜索所有符合删除要求的结点*/
    while(ptr2 != NULL){
        if(ptr2->num == num)/*ptr2所指结点符合删除要求*/{
            ptr1->next=ptr2->next;
            free(ptr2);
        }
        else{
            ptr1 = ptr2;         /*ptr1后移一个结点*/
            ptr2 = ptr1->next;        /*ptr2指向ptr1的后一个结点*/
        }
    }
    return head;
}
/*遍历操作*/
void Print_Stu_Doc(struct stud_node *head){
    struct stud_node *ptr;
      if(head==NULL){
        printf("\nNo Records\n");
        return;
      }
      printf("\nThe Students'Records Are:\n");
      printf("Num\t Name\t Score\t");
      for(ptr=head;ptr!=NULL;ptr=ptr->next){
        printf("%d\t%s\t%d\n",ptr->num,ptr->name,ptr->score);
      }
}

申请大小为 struct stud_node 结构的动态内存空间,新申请到的空间要被强制类型转换成

struct stud_node 型的指针,并保存到指针变量p中,如下:

struct stud_node*p;

p = ( struct stud_node *)malloc(sizeof( struct stud_node ));

链表的建立:

上面程序中链表结点是按照学生学号排序的,若向根据数据输入的顺序来建立链表,如下:

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/*按输入顺序建立单向链表*/
struct stud_node *Create_Stu_Doc(){
    int num,score;
    char name[20];
    int size = sizeof(struct stud_node);
    struct stud_node *head,*tail,*p;
    head=tail=NULL;
    printf("Input num,name and score:\n");
    scanf("%d %s %d",&num,name,&score);
    while(num!=0){
        p=(struct stud_node *)malloc(size);
        p->num = num;
        strcpy(p->name,name);
        p->score = score;
        p->next = NULL;
        if(head == NULL){
            head = p;
        }else{
            tail->next=p;       /*把原来链表的尾结点的next域指向该新增的结点*/
            tail=p;
        }
        scanf("%d %s %d",&num,name,&score);
    }
    return head;
}

由于按数据输入建立链表时,新增加的结点会加在链表末尾,所以该新增结点的 next 域应置成 NULL : p->next = NULL.

链表的遍历:

为了逐个显示链表每个结点的数据,程序要不断从链表中读取结点内容,显然需要用到循环。

在for语句中将ptr的初值置为表头head,当ptr不为NULL时循环继续,否则循环结束。不可以用ptr++来寻找下一个结点。

链表的插入:

插入原则:先连后断。

首先找到正确位置,然后插入新的结点。寻找正确位置是一个循环的过程:从链表head开始,把要插入的结点stud的num分量值与链表中结点的num分量值逐一比较,直到出现要插入结点的值比第 i 结点的num分量值大,比第 i+1结点的分量值小。所以先与第 i+1 结点相连。再将 i 结点 与 i+1结点断开,并让 i 结点与 stud 结点相连。

链表的删除:

删除原则:先接后删。

若被删除结点是表头则 head=head->next ;

其他内容省略。

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