C语言数据结构之单向链表详解分析
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:
/*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:
/*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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