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:
(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:
- 插入前,ki-1是ki的前驱,ki是ki-1的后继;
- 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
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
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
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
/*
==========================
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:文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-776827.html
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
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