数据结构（C语言）代码实现（六）——单链表的实现

万福泉源2024-02-07 16:01

目录

参考、格式

头文件LinkList.h

一、将函数的小括号写成中括号

二、读取权限冲突

三、L->Last指针没有移动

四、函数指针的使用

头文件完整代码

测试函数（主函数）test.cpp

测试结果

参考、格式

数据结构课本2.3节（严蔚敏版）

头文件LinkList.h

由于本部分函数过多，这里只介绍自己在实现过程中出现的问题。

一、将函数的小括号写成中括号

E0254 不允许使用类型名-CSDN博客

二、读取权限冲突

C++读取访问权限冲突引发异常问题_引发了异常: 读取访问权限冲突。-CSDN博客

没有记录错误代码，不过编码过程中多次出现过这个问题，原因是指针未初始化（特别是函数内部）

三、L->Last指针没有移动

复制代码 
//算法2.20 插入元素 改编自算法2.9
Status List_Insert_L(LinkList& L, int i, ElemType e) {
	//在带头结点的单链线性表L的第i个元素之前插入元素e，1<=i<=L->len
	//更准确的说法是在第i个结点之后（包括头结点）插入结点。
	Link s = NULL, h = NULL;
	if (!LocatePos(L, i - 1, h))return ERROR;//i值不合法
	if (!MakeNode(s, e))return ERROR;//结点存储分配失败
	InsFirst(h, s);//对于从第i个结点开始的链表，第i-1个结点是它的头结点
	//基于课本中的这句注释，我觉得要实现的线性链表头结点和首元结点不一致
	if (i > L->len)L->tail = s;//若增加的结点位于尾部，应修改尾指针
	L->len++;//InsFirst函数没有让记录元素个数的变量增加
	return OK;
}

四、函数指针的使用

函数指针和指针函数用法和区别-CSDN博客

头文件完整代码

复制代码 
#pragma once
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cstring>

#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1
#define ERROR 0
#define INFEASIBLE -1
#define OVERFLOW -2
typedef int Status;//Status是函数的类型，其值是函数结果状态代码
typedef int ElemType;

//-----线性链表的存储结构---------
//-----实现单向非循环动态链表-----
//-----头结点与首元结点不一致-----
typedef struct LNode {//结点类型
	ElemType data;
	struct LNode* next;
}LNode,*Link,*Position;

typedef struct LinkNode{      //链表类型
	Link head, tail;  //分别指向线性链表中的头结点和最后一个结点
	int len;          //指示线性链表中数据元素的个数
}LinkNode,*LinkList;

Status MakeNode( Link & p,ElemType e ){
	//分配由p指向的值为e的结点，并返回OK；若分配失败，则返回ERROR
	p = (Link)malloc(sizeof(LNode));
	if (!p)
		return ERROR;
	p->data = e;
	return OK;
}
void FreeNode(Link& p) {//相当于free函数重命名
	//释放p所指结点
	free(p);
    p = NULL;
}

Status InitList(LinkList& L) {
	//构造一个空的线性链表L
	L = (LinkList)malloc(sizeof(LinkNode));
	if (!L)return ERROR;
	L->head = L->tail = (Link)malloc(sizeof(LNode));
	if (!L->head)return ERROR;
	L->head->data = 0;
	L->head->next = NULL;
	L->len = 0;
	return OK;
}

Status DestroyList(LinkList& L) {
	//销毁线性链表L，L不再存在
	Link p;
	while (L->head) {//删除所有结点
		p = L->head;
		L->head = L->head->next;
		free(p);
	}
	free(L);
	L = NULL;
	return OK;
}

Status ClearList(LinkList& L) {
	//将线性链表L重置为空表，并释放原链表的结点空间
	Link p = L->head;
	while (L->head->next) {//保留一个结点，让其作为头结点
		p = L->head->next;
		L->head->next = p->next;
		free(p);
	}
	L->tail = L->head;
	L->len = 0;
	return OK;
}

Status InsFirst(Link h, Link s) {
	//已知h指向线性链表的头结点，将s所指结点插入到首元结点之前
	s->next = h->next;
	h->next = s;
	//这个函数没修改L->len的值，课本算法2.20需要补充L->len++。
	return OK;
}

Status DelFirst(Link h, Link& q) {
	//已知h指向线性链表的头结点，删除链表中的首元结点并以q返回
	q = h->next;
	h->next = q->next;
	q->next = NULL;
	return OK;
}

Status Append(LinkList& L, Link s) {
	//将指针s所指(彼此以指针相链)的一串结点链接在线性链表L的最后一个结点(用L->tail寻找)
	//之后，并改变链表L的尾指针指向新的尾结点
	while (s) {
		L->tail->next = s;
		L->tail = s;
		L->len++;
		s = s->next;
	}
	return OK;
}

Status Remove(LinkList& L, Link& q) {
	//删除线性链表L中的尾节点并以q返回，改变链表L的尾指针指向新的尾结点
	if (!L->tail)return ERROR;
	Link p = L->head;
	while (p->next != L->tail)
		p = p->next;//寻找尾结点的上一个结点
	q = L->tail;
	L->tail = p;//改变尾结点
	L->tail->next = NULL;
	L->len--;
	return OK;
}

Status InsBefore(LinkList& L, Link& p, Link s) {
	//已知p指向线性链表L中的一个结点，将s所指结点插入在p所指结点之前
	//并修改指针p指向新插入的结点
	Link q = L->head;
	while (q->next != p)
		q = q->next;//寻找结点q的上一个结点
	q->next = s;
	s->next = p;//插入s
	p = s;//修改指针p
	L->len++;
	return OK;
}

Status InsAfter(LinkList& L, Link& p, Link s) {
	//已知p指向线性链表L中的一个结点，将s所指的结点插入在p所指结点之后
	//并修改指针p指向新插入的结点
	s->next = p->next;
	p->next = s;
	p = s;
	L->len++;
	return OK;
}

Status SetCurElem(Link& p, ElemType e) {
	//已知p指向线性链表L中的一个结点，用e更新p所指结点中数据元素的值
	p->data = e;
	return OK;
}

ElemType GetCurElem(Link p) {
	//已知p指向线性链表L中的一个结点，返回p所指结点中数据元素的值
	return p->data;
}

Status ListEmpty(LinkList L) {
	//若线性链表L为空表，则返回TRUE，否则返回FALSE
	if (!L->len)
		return TRUE;
	else
		return FALSE;
}

int ListLength(LinkList L) {
	//返回线性链表L中元素个数
	return L->len;
}

Position GetHead(LinkList L) {
	//返回线性链表L中头结点的位置
	return L->head;
}

Position GetLast(LinkList L) {
	//返回线性链表L中尾结点的位置
	return L->tail;
}

Position PriorPos(LinkList L, Link p) {
	//已知p指向线性链表L中的一个结点，返回p所指结点中的直接前驱的位置
	//若无前驱，则返回NULL
	Link q = L->head;
	if (p == L->head)return NULL;
	while (q->next != p)
		q = q->next;
	return q;
}

Position NextPos(LinkList L, Link p) {
	//已知p指向线性链表L中的一个结点，返回p所指结点中的直接后继的位置
	//若无后继，则返回NULL
	return p->next;
}

Status LocatePos(LinkList L, int i, Link& p) {
	//返回p指示线性链表L中第i个结点的位置并返回OK，i值不合法时返回ERROR
	//头结点当作第0结点，首元结点第1个，尾结点第（L->len）个
	if (i<0 || i>L->len)return ERROR;
	int j = 0;Link q = L->head;
	while (j < i) {
		q = q->next;
		++j;//j++也一样
	}
	p = q;
	return OK;
}

//compare与visit都是函数指针，请看相关博客
Position LocateElem(LinkList L, ElemType e, Status(*compare)(ElemType, ElemType)) {
	//返回线性链表L中第1个与e满足函数compare()判定关系的元素的位置，
	//若不存在这样的元素，则返回NULL
	int i = 1;Link p = L->head->next;
	while (i <= L->len && !(*compare)(p->data, e)) {
		p = p->next;
		i++;
	}
	return p;
}

//遍历链表
Status ListTraverse(LinkList L, void (*visit)(Link)) {
	//依次对L的每个元素调用函数visit()。一旦visit()失败，则操作失败。
	Link p = L->head;
	for (int i = 1;i <= L->len;i++) {
		p = p->next;
		visit(p);
	}
	printf("\n");
	return OK;
}
//上面的为线性链表的基本算法

//算法2.20 插入元素 改编自算法2.9
Status List_Insert_L(LinkList& L, int i, ElemType e) {
	//在带头结点的单链线性表L的第i个元素之前插入元素e，1<=i<=L->len
	//更准确的说法是在第i个结点之后（包括头结点）插入结点。
	Link s = NULL, h = NULL;
	if (!LocatePos(L, i - 1, h))return ERROR;//i值不合法
	if (!MakeNode(s, e))return ERROR;//结点存储分配失败
	InsFirst(h, s);//对于从第i个结点开始的链表，第i-1个结点是它的头结点
	//基于课本中的这句注释，我觉得要实现的线性链表头结点和首元结点不一致
	if (i > L->len)L->tail = s;//若增加的结点位于尾部，应修改尾指针
	L->len++;//InsFirst函数没有让记录元素个数的变量增加
	return OK;
}

//删除元素
Status List_Delete_L(LinkList& L, int i, ElemType& e) {
	Link s = NULL, h = NULL;
	if (!LocatePos(L, i - 1, h))return ERROR;//i值不合法
	if (i == L->len)L->tail = h;//若删除的结点位于尾部，应修改尾指针
	DelFirst(h, s);//对于从第i个结点开始的链表，第i-1个结点是它的头结点
	e = s->data;
	FreeNode(s);
	L->len--;
	return OK;
}

//算法2.21 合并线性表 改编自算法2.12
Status MergeList_L(LinkList& La, LinkList& Lb, LinkList& Lc, int (*compare)(ElemType, ElemType)) {
	//已知单链线性表La和Lb的元素按值非递减排列。
	//归并La和Lb得到新的单链线性表Lc，Lc的元素也按值非递减排列。
	if (!InitList(Lc))return ERROR;//存储空间分配失败
	Link ha = GetHead(La);Link hb = GetHead(Lb);//ha和hb分别指向La和Lb的头结点
	Link pa = NextPos(La, ha);Link pb = NextPos(Lb, hb);//pa和pb分别指向La和Lb中当前结点
	while (pa && pb) {//La和Lb均非空
		int a = GetCurElem(pa);int b = GetCurElem(pb);//a和b为两表中当前比较元素
		Link q = NULL;
		if ((*compare)(a, b) <= 0) {//a<=b
			DelFirst(ha, q);Append(Lc, q);pa = NextPos(La, ha);
		}
		else{//a>b
			DelFirst(hb, q);Append(Lc, q);pb = NextPos(Lb, hb);
		}
	}
	if (pa)Append(Lc, pa);//链接La中剩余结点
	else Append(Lc, pb);//链接Lb中剩余结点
	FreeNode(ha);FreeNode(hb);//释放La和Lb的头结点
	return OK;
}

测试函数（主函数）test.cpp

InBefore、InAfter、PriorPos这三个函数没有测试。

复制代码 
#include "LinkList.h"
Status comp(ElemType c1, ElemType c2) /* 数据元素判定函数(平方关系) */
{
    if (c1 == c2 * c2)
        return TRUE;
    else
        return FALSE;
}

int compare(ElemType a, ElemType b) /*数据元素判定函数(大小关系)*/
{
    return a - b;
}

void visit(Link p) /* ListTraverse()调用的函数(类型要一致) */
{
    printf("%d ", p->data);
}

void dbl(Link p) /* ListTraverse()调用的另一函数(元素值加倍) */
{
    p->data *= 2;
}

int main()
{
    LinkList L, L1, L2;
    Status i;
    ElemType e0;
    int j;
    Link p, q;
    i = InitList(L);
    printf("初始化L后：L->len=%u\n", L->len);
    for (j = 1;j <= 5;j++) {
        i = List_Insert_L(L, 1, j);//有没有i=不影响结果，只有List_Insert(L,1,j);也行。
    }
    printf("在表头插入元素1到5，表L中元素为");
    i = ListTraverse(L, visit);
    i = ClearList(L);
    i = ListEmpty(L);
    if (i)
        printf("表L为空\n");
    for (j = 10;j > 5;j--) {
        i = List_Insert_L(L, 1, j);
    }
    printf("表L中元素为");
    i = ListTraverse(L, visit);
    printf("表L中元素个数为%d", ListLength(L));
    i = ListTraverse(L, dbl);
    printf("表L中元素为");
    i = ListTraverse(L, visit);
    i = List_Delete_L(L, 3, e0);
    printf("被删除的元素为%d\n", e0);
    printf("表L中元素为");
    i = ListTraverse(L, visit);
    for (j = 10;j > 5;j--) {
        i = List_Insert_L(L, 1, j);
    }
    printf("表L中元素为");
    i = ListTraverse(L, visit);
    printf("表L中元素个数为%d\n", ListLength(L));
    i = Remove(L, q);
    printf("被删除的元素为%d\n", q->data);
    i = SetCurElem(L->tail, 30);
    printf("表L中元素为");
    i = ListTraverse(L, visit);
    for (j = 3;j <= 4;j++) {
        p = LocateElem(L, j, comp);
        if (p)
            printf("表L中第1个为%d的平方的元素是%d\n", j, p->data);
        else
            printf("表L中没有%d的平方的元素\n", j);
    }
    i = InitList(L1);
    for (j = 13;j >= 3;j -= 2) {
        i = List_Insert_L(L1, 1, j);
    }
    printf("表L1中元素为");
    i = ListTraverse(L1, visit);
    i = MergeList_L(L, L1, L2, compare);
    printf("表L2中元素为");
    i = ListTraverse(L2, visit);//此时L与L1头结点均被删除
    i = DestroyList(L2);
	return 0;
}

测试结果

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