链表(超详细--包教包会)

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目录

一、概述

二、对链表的基本操作

三、链表的分类

四、静态链表

五、动态链表

1、malloc函数

2、calloc函数

3、free函数

六、动态链表的建立

七、输出链表中的数据

 八、查找节点

九、删除节点

十、插入节点

 十一、整体代码


一、概述

链表存储结构是一种动态数据结构,其特点是它包含的数据对象的个数及其相互关系可以按需要改变,存储空间是程序根据需要在程序运行过程中向系统申请获得,链表也不要求逻辑上相邻的元素在物理位置上也相邻,它没有顺序存储结构所具有的弱点。

链表:由各个节点组成一种链状的结构;

链表是由节点构成;表头+结点+表尾

节点:就是一个特殊的结构体此结构体由2部分组成,一部分是数据域,另一部分是指针域数据域(该结点数据);指针域(下一结点的首地址)

数据域:存储结点本身的数据,信息;

指针域:保存下一个结点的首地址(指向后继结点的指针);

链表完整的结构:

链表,C++,C,编程语言,链表,数据结构

(1)头指针变量head──指向链表的首结点。

(2)每个结点由2个域组成:

      1)数据域──用来存储本身数据。

      2)指针域──用来存储下一个结点地址或者说指向其直接后继的指针。

(3)尾结点的指针域置为“NULL(空)”,作为链表结束的标志

节点的定义:

struct STU
{
	//数据域
	int num;
	char name[10];
	//指针域
	struct STU *pnext;  //因为下一个结点也是 struct STU *类型
//pnext存放的是struct STU *类型的变量地址
};

这样就定义了一个单链表的结构,其中char name[10]是一个用来存储姓名的字符型数组,指针*pnext是一个用来存储其直接后继的指针。

定义好了链表的结构之后,只要在程序运行的时候在数据域中存储适当的数据,如有后继结点,则把链域指向其直接后继,若没有,则置为NULL。

确定一个链表需要确定一个参数-->头指针

二、对链表的基本操作

链表的基本操作有:创建链表、查找、插入、删除和修改等。

1.创建链表:从无到有地建立起一个链表。

2.查找:按给定的结点索引号或检索条件,查找某个结点。如果找到指定的结点,则称为检索成功;否则,称为检索失败。

3.插入:在结点ki-1与ki之间插入一个新的结点k’,使表的长度增1,且逻辑关系发生如下变化:

  1. 插入前,ki-1是ki的前驱,ki是ki-1的后继;
  2. 插入后,新插入的结点k,成为ki-1的后继、ki的前驱。

4. 删除操作:删除结点ki,使链表的长度减1,且ki-1、ki和ki+1结点之间的逻辑关系发生如下变化:

1)删除前,ki是ki+1的前驱、ki-1的后继;

2)删除后,ki-1成为ki+1的前驱,ki+1成为ki-1的后继。

三、链表的分类

静态链表:每个结点所占的内存是提前分配好的,并且是固定的,不能随时被释放;

动态链表:随时可以开辟空间,也随时可以释放空间;

四、静态链表

建立一个简单的链表:它由三个学生的结点组成,输出各节点中的数据u!

#include <stdio.h>

struct student 
{
	int num;
	float score;
	struct student *next;
};
int main()
{
	struct student a,b,c,*head,*p;
	a.num=2008;
	a.score=88.5;
	b.num=2009;
	b.score=85;
	c.num=2010;
	c.score=90;
	head=&a;
	a.next=&b;
	b.next=&c;
	c.next=NULL;
	p=head;
	do
	{
		printf("%d,%.2f\n",p->num,p->score);
		p=p->next;
	}while(p!=NULL);
}

每个结点都属于struct student类型,它的next成员存放下一个结点的地址,这样一环扣一环,将各结节紧密的扣在一起,最后一次循环,将p=p->next是将c结点的地址赋给p,这时p指向c结点,然后将c结点的num,scorc输出,之后将p=p->next实际上是将c结点的next内容,即NULL赋给p再进行判断,P!=NULL条件不成立,循环结束。本例所有结点是在程序中定义的,不是临时开辟的,用完也不能释放,这种链表称“静态链表”。

五、动态链表

1、malloc函数

其作用是在内存的动态存储区中分配一个长度为size的连续空间。其参数是一个无符号整形数,返回值是一个指向所分配的连续存储域的起始地址的指针。还有一点必须注意的是,当函数未能成功分配存储空间(如内存不足)就会返回一个NULL指针。所以在调用该函数时应该检测返回值是否为NULL并执行相应的操作。

功能:动态的开辟空间内存,在 <stdlib.h> 头文件中

原型:(数据类型*)malloc(size);

返回值:动态开辟空间的首地址;

原理:(数据类型*)malloc(size)

动态开辟size大小的空间,空间是以字节为单位;

main()
{
  int *sp;
  sp==(int *)malloc ( n*size) 
  pc=(char *)malloc(100);
}

开辟100个字节大小的空间

例子:一个动态分配额程序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void main() 
{ 
    int count,*array; /*count是一个计数器,array是一个整型指针,也可以理解为指向一个整型数组的首地址*/ 
	if((array=(int*)malloc(10*sizeof(int)))==NULL) 
	{ 
		printf("不能成功分配存储空间。"); 
		exit(0 ); 
	} 
	for(count=0;count<10;count++)
	{
	  array[count]=count;
	}
	for(count=0;count<10;count++)
	{
	  printf("%d",array[count]);
	}
} 

上例中动态分配了10个整型存储区域,然后进行赋值并打印。例中if((array=(int *) malloc(10*sizeof(int)))==NULL)语句可以分为以下几步:

1)分配10个整型的连续存储空间,并返回一个指向其起始地址的整型指针

2)把此整型指针地址赋给array

3)检测返回值是否为NULL

2、calloc函数

功能:动态开辟内存

原型:(数据类型 *)calloc(n,size);

返回值:开辟空间的首地址;

原理:(数据类型 *)calloc(n,size);

动态开辟n块size大小的空间

Main()
{
 char *p;
  p=(char *)calloc(3,50);
}

请求3个连续的、每个长度为50的空间,若成功返回这些空间的首地址并将每个空间赋值为0,失败返回0

3、free函数

由于内存区域总是有限的,不能不限制地分配下去,而且一个程序要尽量节省资源,所以当所分配的内存区域不用时,就要释放它,以便其它的变量或者程序使用。这时我们就要用到free函数。

功能:释放空间的;

原型:free(void *);

void *:指的是用malloc或者calloc开辟空间的首地址;

此函数用来释放动态开辟的空间的;

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
void main()
{
	int *p,i,n;
	printf("请输入n的值");
		scanf("%d",&n);
	p=(int*)malloc(n*sizeof(int));//(int*)calloc(n,sizeof(int))
	for(i=0;i<n;i++)
	{
		scanf("%d",p+i);
	}
	for(i=0;i<n;i++)
	{
	printf("%d  ",*(p+i));
	}
	free(p);
}

例子:分配一块区域,输入一个学生的数据

#include <stdio.h>
#include "malloc.h"
int main()
{
	struct STU
	{
		int num;
		char *name;
		char sex;
		float score;
	}*ps;
	//ps=(struct STU *) malloc(sizeof(struct STU ));
	ps->num=102;
	ps->name="zhang san";
	ps->sex='M';
	ps->score=89.9;
	printf("Number=%d\n Name=%s\n",ps->num,ps->name);
	printf("Sex=%c\n Score=%f\n",ps->sex,ps->score);
//	free(ps);
}

六、动态链表的建立

链表,C++,C,编程语言,链表,数据结构

 链表,C++,C,编程语言,链表,数据结构

链表,C++,C,编程语言,链表,数据结构 要建立一个链表,就必须先定义了一个链表的结构,如下:

struct STU
{
	//数据域
	int num;
	char name[10];
	//指针域
	struct STU *pnext; //指向下一个结点的指针
};

其中 char name[20]是一个用来存储姓名的字符型数组, 指针*pnext是一个用来存储其直接后继的指针。

定义好了链表的结构之后, 只要在程序运行的时候在数据域中存储适当的数据, 如有后继结点, 则把链域指向其直接后继, 若没有, 则置为 NULL。

下面就来看一个建立带表头( 若未说明, 以下所指链表均带表头) 的单链表的完整程序。

例子:建立包含N个人姓名、学号的单链表

//链表的结点结构
struct STU
{
	//数据域
	int num;
	char name[10];
	//指针域
	struct STU *pnext; //指向下一个结点的指针
};
/*
==========================
功能:创建n个节点的链表
返回:指向链表表头的指针
==========================
*/
struct STU * Create_link(int n)
{
	struct STU *phead,*p,*pf; // phead为头指针(保存表头结点的指针),
                              // p为后一结点的指针变量(指向当前节点),
         //pf为指向两相邻结点的前一结点的指针变量(指向当前节点的前一个节点)。
	int i;//计数器
	for(i=1;i<=n;i++)
	{
		printf("输入第%d个人的数据:",i);
		p=(struct STU*)malloc(sizeof(struct STU));//分配结点空间
        if(p==NULL)//分配空间失败
         {
           printf(“分配空间失败\n”);
        // exit(0);
          break;
        }
		scanf("%d %s",&p->num,&p->name); //在当前结点p的数据域中存储姓名、学号
       if(i==1)    //只有一个结点
		{       
			phead=p;  //节点总数是1,head指向刚创建的节点p
			pf=p;   //phead=pf=p
		}
		else
		{
			pf->pnext =p;   //pf指向下一个结点的首地址(新结点)
//把p的地址赋给pf所指向的结点的链域(把p所指向的结点连接到下一个结点),这样就//把 pf和p所指向的结点连接起来了
			pf=p;   //把p的地址留给pf,然后p产生新的结点(pf移到下一下结点)		}	
	}
	p->pnext=NULL;  //单向链表的最后一个节点要指向NULL
	return phead;    //返回创建链表的头指针
}


main()
{ 
	int n,num;
	struct STU *phead; //phead用来存放链表头结点的地址
	printf("输入节点个数:");
	scanf("%d",&n);
	phead=Create_link(n);  //创建链表,把链表的头结点地址给phead
}

七、输出链表中的数据

链表,C++,C,编程语言,链表,数据结构

查找所有的链表,燃火输出链表的内容

例子:查询单链表的内容

void pri_link(struct STU *phead)
{
	struct STU *ph=phead;
	while(ph->pnext!=NULL)   //只要不是空链表,就输出链表中所有节点
	{
		printf("%d  %s\n",ph->num,ph->name);
		ph=ph->pnext;  //移到下一个节点
	}
	printf("%d  %s\n",ph->num,ph->name);
}

int main()
{
	int n,num;
	struct STU *phead; //phead用来存放链表头结点的地址
	printf("输入节点个数:");
	scanf("%d",&n);
	phead=Create_link(n);  //创建链表,把链表的头结点地址给phead
    //这样phead就指向一个链表了,然后就可以把整个链表给确定了
	pri_link(phead);       //输出链表
}

 八、查找节点

对单链表进行查找的思路为: 对单链表的结点依次扫描, 检测其数据域是否是我们所要查好的值, 若是返回该结点的指针, 否则返回 NULL。

因为在单链表的链域中包含了后继结点的存储地址, 所以当我们实现的时候, 只要知道该单链表的头指针,

即可依次对每个结点的数据域进行检测

例子:通过学号查找节点的信息

//查找链表的函数, 
//phead 指针是链表的表头指针, 
//name指针是要查找的人的姓名
//结点结构指针类型的函数( 返回找到的结点指针)
struct STU * search_link(struct STU *phead,char *name)
{
   	//判断链表是否为空;
	//不为空通过比较找到此人信息
	//查无此人;
   struct STU *p; /*当前指针, 指向要与所查找的姓名比较的结点*/
   char *y; /*保存结点数据域内姓名的指针*/
   p= phead->pnext ;//后移一下节点
   while(p!=NULL) //节点不为空
   {
y=p->name;   // 相当于一个地址,赋给了指针;
    //( name、 y 为指向的存储单元的值) /*把数据域里的姓名与
    //所要查找的姓名比较, 若相同则返回 0, 即条件成立*/
if(strcmp(y,name)==NULL) //输入的和原来的名字进行比较
{
	  printf("查到此人信息为:");
	  printf("%d %s\n",ph->num,ph->name);
  return(p); //返回与所要查找结点的地址
}
else 
  p=p->pnext;
   }
  if(p==NULL) //节点为空
    printf("没有查找到该数据!\n");
}

九、删除节点

链表,C++,C,编程语言,链表,数据结构

链表,C++,C,编程语言,链表,数据结构 

例子:通过学生的学号删除节点


/*
==========================
 功能:删除指定节点
 phead 指针是链表的表头指针, 
 num 指针是要查找的人的学号
 返回:指向链表表头的指针
==========================
*/
struct STU * delet_link(struct STU *phead,int num)
{
	struct STU *ph=phead,*pf;
	if(ph==NULL)   //空链表
	{
		printf("此链表为空链表!\n");
	}
	else
	{
//ph指向的节点不是所要查找的,并且它不是最后一个节点,就继续往下找
		while(ph->pnext!=NULL&&ph->num!=num)
		{
			pf=ph;        //保存当前节点的地址
			ph=ph->pnext;  //后移一个节点
		}
		if(ph->num==num)  //找到了
		{
			if(ph==phead)//如果要删除的节点是第一个节点
			{
//头指针指向第一个节点的后一个节点,也就是第二个节点。这样第一个节点就//不在链表中,即删除
				phead=ph->pnext;
			}
			else if(ph->pnext==NULL) //下个节点为空
			{
				pf->pnext =NULL;
			}
//如果是其它节点,则让原来指向当前节点的指针,指向它的下一个节点,完成//删除
			else
			{
				pf->pnext=ph->pnext;
			}
			printf("找到此人\n");
			free(ph);           //释放当前节点
			printf("删除成功!\n");	
		}
		else
		{
			printf("查无此人\n");
			ph=NULL;
		}
	}
	return phead;
}
int main()
{
	int n,num;
	struct STU *phead; //phead用来存放链表头结点的地址
	printf("输入节点个数:");
	scanf("%d",&n);
	phead=Create_link(n);  //创建链表,把链表的头结点地址给phead
    //这样phead就指向一个链表了,然后就可以把整个链表给确定了
	pri_link(phead);       //输出链表
	printf("输入要删除的学号:");
	scanf("%d",&num);
	phead=delet_link(phead,num); //删除结点
	pri_link(phead);         //输出结点
}

 例子:通过学生的姓名删除节点


/*
==========================
 功能:删除指定节点
 phead 指针是链表的表头指针, 
 name指针是要查找的人的学号
 返回:指向链表表头的指针
==========================
*/
struct STU * delet_link(struct STU *phead,char* name)
{
	struct STU *ph=phead,*pf;
	if(ph==NULL)   //空链表
	{
		printf("此链表为空链表!\n");
	}
	else
	{
//ph指向的节点不是所要查找的,并且它不是最后一个节点,就继续往下找
		while(ph->pnext!=NULL&&strcmp(name,ph->name)!=0)
		{
			pf=ph;        //保存当前节点的地址
			ph=ph->pnext;  //后移一个节点
		}
		if(strcmp(name,ph->name)==0)  //找到了
		{
			if(ph==phead)//如果要删除的节点是第一个节点
			{
//头指针指向第一个节点的后一个节点,也就是第二个节点。这样第一个节点就//不在链表中,即删除
				phead=ph->pnext;
			}
			else if(ph->pnext==NULL) //下个节点为空
			{
				pf->pnext =NULL;
			}
//如果是其它节点,则让原来指向当前节点的指针,指向它的下一个节点,完成//删除
			else
			{
				pf->pnext=ph->pnext;
			}
			printf("找到此人\n");
			free(ph);           //释放当前节点
			printf("删除成功!\n");	
		}
		else
		{
			printf("查无此人\n");
			ph=NULL;
		}
	}
	return phead;
}
int main()
{
	int n,num;
	struct STU *phead; //phead用来存放链表头结点的地址
	printf("输入节点个数:");
	scanf("%d",&n);
	phead=Create_link(n);  //创建链表,把链表的头结点地址给phead
    //这样phead就指向一个链表了,然后就可以把整个链表给确定了
	pri_link(phead);       //输出链表
	printf("输入要删除的学号:");
	scanf("%d",&num);
	phead=delet_link(phead,num); //删除结点
	pri_link(phead);         //输出结点
}

十、插入节点

链表,C++,C,编程语言,链表,数据结构

链表,C++,C,编程语言,链表,数据结构 

链表,C++,C,编程语言,链表,数据结构 

/*
==========================
 功能:插入指定节点的后面
 返回:指向链表表头的指针
==========================
*/
struct STU* insert_link(struct STU* phead)
{
	struct STU *ph,*pf,*p;
	ph=phead;
	p=(struct STU *)malloc(sizeof(struct STU));
	printf("输入插入的数据:");
	scanf("%d %s",&p->num,p->name);
	if(phead==NULL)
	{
		phead=p;     // 既是头结点,又是尾结点
		p->pnext ==NULL;  
	}
	else
	{
		while((p->num)>(ph->num)&&ph->pnext!=NULL)
		{
			pf=ph;        //保存当前节点的地址
			ph=ph->pnext;  //后移一个节点

		}
		if(ph==phead)//头节点插入
		{
			p->pnext=phead; // p->pnext 新插入的节点指向原来的头结点
			phead=p;//新插入的节点为新的头结点
		}
		else if(p->num<=ph->num)
		{
			pf->pnext=p;
			p->pnext=ph;
		}
		else
		{
			ph->pnext =p;
			p->pnext ==NULL;	
		}
	}
	return phead;
}

 十一、整体代码

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

struct STU
{
	//数据域
	int num;
	char name[10];
	//指针域
	struct STU *pnext;//pnext指向下一个结点的指针
};
//p->pnext ;//p把指向结构体变量中的pnext成员本身
//函数声明
struct STU * Create_link(int n);
void pri_link(struct STU *phead);
struct STU * search_link(struct STU *phead,int num);
struct STU * delet_link(struct STU *phead,int num);
struct STU* insert_link(struct STU* phead);


int main()
{
	int n,num;
	struct STU *phead; //phead用来存放链表头结点的地址
	printf("输入节点个数:");
	scanf("%d",&n);
	phead=Create_link(n);  //创建链表,把链表的头结点地址给phead
    //这样phead就指向一个链表了,然后就可以把整个链表给确定了
	pri_link(phead);       //输出链表
	printf("输入要查找人的学号:");
	scanf("%d",&num);
	search_link(phead,num);    //查找结点
	printf("输入要删除的学号:");
	scanf("%d",&num);
	phead=delet_link(phead,num); //删除结点
	pri_link(phead);         //输出结点
	phead=insert_link(phead); //插入结点
	pri_link(phead);    //输出链表
	return 0;
}

/*
==========================
功能:创建n个节点的链表
返回:指向链表表头的指针
==========================
*/
struct STU * Create_link(int n)
{
	struct STU *phead,*p,*pf; // phead为头指针,p为后一结点的指针变量,
                          //pf为指向两相邻结点的前一结点的指针变量。
	int i;
	for(i=1;i<=n;i++)
	{
		printf("输入第%d个人的数据:",i);
       //分配了一个不存放有效数据的头结点
		p=(struct STU*)malloc(sizeof(struct STU));
		scanf("%d %s",&p->num,&p->name);
		if(i==1)    //只有一个结点
		{
			phead=p;  //节点总数是1,phead指向刚创建的节点p
			pf=p;
		}
		else
		{
			pf->pnext =p;   //指向下一个结点的首地址(新结点)
			pf=p;         //把p的地址留给pf,然后p产生新的结点
		}	
	}
	p->pnext=NULL;  //单向链表的最后一个节点要指向NULL
	return phead;    //返回创建链表的头指针
}


//输出链表中的数据
void pri_link(struct STU *phead)
{
	struct STU *ph=phead;    //phead->pnext等价于(*phead).pnext
	while(ph->pnext!=NULL)   //只要不是空链表,就输出链表中所有节点
	{                       //此时ph指向了第一个有效节点
		printf("%d  %s\n",ph->num,ph->name);//输出ph指向的数据域的数据
		ph=ph->pnext;  //移到下一个节点,不能写ph++
	}
	printf("%d  %s\n",ph->num,ph->name);
}


//通过学号查找学生的信息
struct STU * search_link(struct STU *phead,int num)
{
   	//判断链表是否为空;
	//不为空通过比较找到此人信息
	//查无此人;
  struct STU *ph=phead;
	if(ph==NULL) //空链表
	{
		printf("此链表为空链表!\n");
	}
	else
	{
//ph指向的节点不是所要查找的,并且它不是最后一个节点,就继续往下找
		while(ph->pnext!=NULL&&ph->num!=num)
		{
			ph=ph->pnext; //后移一个节点
		}
		if(ph->num==num) //找到了
		{
			printf("查到此人信息为:");
			printf("%d %s\n",ph->num,ph->name);
		}
		else
		{
			printf("查无此人\n");
			ph=NULL;
		}
	}
	return ph;
}


//删除节点

struct STU * delet_link(struct STU *phead,int num)
{
	struct STU *ph,*pf;
	ph=phead;
	if(ph==NULL)   //空链表
	{
		printf("此链表为空链表!\n");
		goto end;
	}
	else
	{
		//ph指向的节点不是所要删除的,并且它不是最后一个节点,就继续往下找
		while((ph->num!=num)&&(ph->pnext!=NULL))
		{
			pf=ph;        //保存当前节点的地址
			ph=ph->pnext;  //后移一个节点
		}
		if(ph->num==num)  //找到了
		{
			if(ph==phead)//如果要删除的节点是第一个节点
			{
				//头指针指向第一个节点的后一个节点,也就是第二个节点。
				//这样第一个节点就不在链表中,即删除
				phead=ph->pnext;
			}
			else if(ph->pnext==NULL) //最后一个结点
			{
				pf->pnext =NULL;
			}
			
			else
			{
				//如果是其它节点,则让原来指向当前节点的指针,
				//指向它的下一个节点,完成删除
				pf->pnext=ph->pnext; 
			}
			printf("找到此人\n");
			free(ph);           //释放当前节点,这上步不能少
			printf("删除成功!\n");	
		}
		else
		{
			printf("查无此人\n");
			ph=NULL;
		}
	}
end:
	return phead;
}

//插入节点
struct STU* insert_link(struct STU* phead)
{
	struct STU *ph,*pf,*p;
	ph=phead;
	p=(struct STU *)malloc(sizeof(struct STU));
	printf("输入插入的数据:");
	scanf("%d %s",&p->num,p->name);
	if(phead==NULL)  //头链表为空链表时
	{
		phead=p;
		p->pnext ==NULL;
	}
	else
	{
		while((p->num)>(ph->num)&&(ph->pnext!=NULL)) //查询p->num是否<=链表中某个结节
		{
			
			pf=ph;
			ph=ph->pnext;
		}
		if(ph==phead)		//在链表首插入
		{
			p->pnext=phead;
			phead=p;
		}
		else if((p->num)<=(ph->num)) //判断是否有符合条件的结点
		{
			pf->pnext=p;			//在两个结点中间插入结点
			p->pnext=ph;
		}
		else	//插入在尾结点
		{
			ph->pnext =p;
			p->pnext ==NULL;	
		}
	}
	return phead;
}

数组:

优点:存取速度快;缺点:需要一个连续的,很大的内存,插入和删除元素效率很低。

链表:

优点:插入删除元素效率高,不需要一个连续的很大的内存;缺点:查找某个位置的元素效率低。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-776827.html

到了这里,关于链表(超详细--包教包会)的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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