数据结构：单向链表

目录

结构体

创建链表

插入链表

头插法

尾插法

遍历打印

更新链表指定节点

查找链表指定节点

删除链表指定节点

销毁链表

找到元素中间位置

找到链表倒数第k个节点

链表元素倒置

链表元素排序

冒泡排序

选择排序

---

链表

1.空间可以不连续，访问元素不方便

2.链表需要更大的空间存放数据和节点地址

3.链表空间不连续,使得理论上长度是无限的

4.链表的插入和删除效率很高

结构体

typedef int DataType;
typedef struct node
{
    DataType data;
    struct node *pnext;
}LinkNode;

创建链表

LinkNode *CreateLinklist()
{
    LinkNode *pHead=NULL;
    pHead=malloc(sizeof(LinkNode));
    if(pHead==NULL)
    {
        return NULL;
    }
    pHead->pnext=NULL;
    return pHead;
}

插入链表

头插法

int HeadInsertLink(LinkNode *pHead,DataType data)
{
    LinkNode *pTmpnode=NULL;
//申请一个新的节点空间
    pTmpnode=malloc(sizeof(LinkNode));
    if(pTmpnode==NULL)
    {
        return -1;
    }
//为节点data赋值
    pTmpnode->data=data;
//新节点的pnext指向头结点的pnext
    pTmpnode->pnext=pHead->pnext;
//头结点的pnext指向新节点
    pHead->pnext=pTmpnode;
    return 0;
}

尾插法

int TailInsertLinkList(LinkNode *pHead, DataType TmpData)
{
    LinkNode *ptmpnode=NULL;
    LinkNode *Newnode=NULL;
    ptmpnode=pHead;
//找到最后一个节点(最后一个节点的特点是pnext为空)
    while (ptmpnode->pnext!=NULL)
    {
        ptmpnode=ptmpnode->pnext;
    }
//申请一个新的节点空间
    Newnode=malloc(sizeof(LinkNode));
    if(Newnode==NULL)
    {
        return -1;
    }
//为节点数据空间赋值
    Newnode->data=TmpData;
//新节点的pnext指向NULL
    Newnode->pnext=NULL;
//最后一个节点next指向当前节点,当前节点变为最后一个节点
    ptmpnode->pnext=Newnode;
    return 0;
}

遍历打印

int Showlist(void *Element,void *arg)
{
    int *data = Element;
    printf("%d  ",*data);
    return 0;
}
int ShowLinkList(LinkNode *pHead,int (*pFun)(void *Element,void *arg),void *arg)
{
    LinkNode *pTmpnode=NULL;
    pTmpnode=pHead->pnext;
    int ret=0;
    while(pTmpnode!=NULL)
    {
        ret=pFun(&pTmpnode->data,arg);
        if(ret!=0)
        {
            break;
        }
        pTmpnode=pTmpnode->pnext;
    }
    return 0;
}

更新链表指定节点

int UpdateLinkList(LinkNode *pHead, DataType OldData, DataType NewData)
{
    LinkNode *pTmpnode=NULL;
    pTmpnode=pHead->pnext;
    while(pTmpnode!=NULL)
    {   
        if(pTmpnode->data==OldData)
        {
             pTmpnode->data=NewData;
        }
        pTmpnode=pTmpnode->pnext;
   
    }
    
    return 0;
}

查找链表指定节点

LinkNode *FindLinkList(LinkNode *pHead, DataType TmpData)
{
    LinkNode *pTmpnode=NULL;
    pTmpnode=pHead;
    while(pTmpnode->data!=TmpData)
    {
        pTmpnode=pTmpnode->pnext;
    }
    return pTmpnode;
}

删除链表指定节点

int DeleteLinklist(LinkNode *pHead,DataType data)
{
    LinkNode *pTmpnode=NULL;
    LinkNode *pPreNode=NULL;
    pTmpnode=pHead;
    pPreNode=pHead;
    while(pTmpnode!=NULL)
    {
       if((pTmpnode->data!=data)) //如果不是要被删除的节点
       {
            pPreNode=pTmpnode;//保存此节点
            pTmpnode=pTmpnode->pnext;//指向下一个节点
       }
        else
        {   //前一个节点的pnext指向要被删除节点的后一个节点
            pPreNode->pnext=pTmpnode->pnext;
            free(pTmpnode);//释放要被删除的节点
            pTmpnode=pPreNode->pnext;//循环遍历下一个节点
        }
    }
  
    return 0;

}

销毁链表

int DestoryLinklist(LinkNode **pHead)
{
    LinkNode *pTmpnode=NULL;
    LinkNode *pTmpnext=NULL;
    pTmpnode=*pHead;

    while(pTmpnode!=NULL)
    {  //保存下一个节点
        pTmpnext=pTmpnode->pnext;
        free(pTmpnode);//释放当前节点
        pTmpnode=pTmpnext; //指向下一个节点
    }
    *pHead=NULL;//头结点指向空
    return 0;
}

找到元素中间位置

算法：

快指针pFast每次走2步

慢指针pSlow每次走1步

快指针到达末尾时，慢指针所在的位置即为中间位置

LinkNode *FindMidLinkNode(LinkNode *pHead)
{
    LinkNode *pFast=pHead->pnext;
    LinkNode *pSlow=pHead->pnext;
    while(pFast!=NULL)
    {
//快节点先走两步，若是只有一个节点或两个节点，就跳出循环，此时慢节点指向第一个节点
        pFast=pFast->pnext;
        if(pFast==NULL)
        {
            break;
        }
        pFast=pFast->pnext;
        if(pFast==NULL)
        {
            break;
        }
//快节点走完两步，慢节点走一步
        pSlow=pSlow->pnext;
    }
    return pSlow;
}

找到链表倒数第k个节点

算法：

快指针先走k步

慢指针和快指针每次走1步(快指针总是领先慢指针k步)

当快指针走到末尾时,慢指针即指向链表倒数第k个节点

LinkNode *FindKthLinkNode(LinkNode *pHead,int k)
{
    int i=0;
    LinkNode *pFast=pHead->pnext;
    LinkNode *pSlow=pHead->pnext;
//快节点先走k步
    for(i=0;i<k;i++)
    {
        pFast=pFast->pnext;
        if(pFast->pnext==NULL)
        {
            return NULL;
        }
    }
//快慢节点每次都走1步，当快节点到达末尾时，慢节点的位置就是第k个节点
    while(pFast!=NULL)
    {
        pFast=pFast->pnext;
        pSlow=pSlow->pnext;
    }
    return pSlow;
}

链表元素倒置

算法

使用头插法将链表元素开始到结尾重新插入链表中，即第一个插入后第二个插入，第一个就在末尾，以此类推实现倒置

int ReverseLinkList(LinkNode *pHead)
{
    LinkNode *pInsertNode=pHead->pnext;
    LinkNode *pTmpNode=pHead->pnext;
    pHead->pnext=NULL;
    while(pTmpNode!=NULL)
    {
        //保留革命火种
        pTmpNode=pTmpNode->pnext;
        //将剩余链表的第一个插入头结点pnext
        pInsertNode->pnext=pHead->pnext;
        pHead->pnext=pInsertNode;
        //插入节点向后移动
        pInsertNode=pTmpNode;
    }
    return 0;
}

链表元素排序

冒泡排序

int BubbleLinkList(LinkNode *pHead)
{
    LinkNode *ptmpNode1=NULL;
    LinkNode *ptmpNode2=NULL;
    LinkNode *pEnd=NULL;
    DataType pTmpData;
//没有元素或只有一个元素直接返回
    if(pHead->pnext==NULL ||pHead->pnext->pnext==NULL)
    {
        return -1;
    }
    while(1)
    {
        ptmpNode1=pHead->pnext;
        ptmpNode2=pHead->pnext->pnext;
//最后一次只有两个元素，此时链表已经排好序，pEnd和pTmpNode
相等，直接结束外层循环        
        if(ptmpNode2==pEnd)
        {
            break;
        }


//第一次排序结束时标志为pTmpNode=NULL,但是pEnd此时还是NULL,所以这里直接写成pEnd
        while(ptmpNode2!=pEnd)
        {
//相邻节点作比较，将大数往后挪
            if(ptmpNode1->data > ptmpNode2->data)
            {
                pTmpData=ptmpNode1->data;
                ptmpNode1->data=ptmpNode2->data;
                ptmpNode2->data=pTmpData;
            }
//一直向后遍历
            ptmpNode1=ptmpNode1->pnext;
            ptmpNode2=ptmpNode2->pnext;
        }   
//当ptmpNode2走到NULL或者end时，ptmpNode1就是此时保存的数据最大节点，下一次就不用遍历此节点 
        pEnd=ptmpNode1;
    }
    return 0;
}

选择排序

pTmpNode负责遍历后面的节点，当找到比pMinNode节点更小的值时，更新pMinNode,然后比较pSwapNode与pMinNode值的大小，将小的值存放在pSwapNode节点的数据中，pSwap再指向像一个节点，进行下一轮比较

//选择排序
int SelectSortLinkList(LinkNode *pHead)
{
    LinkNode *pSwapNode=pHead->pnext;
    LinkNode *pMinNode=pHead->pnext;
    LinkNode *pTmpNode=NULL;
    DataType TmpData;
    if(pHead->pnext==NULL)
    {
        return 0;
    }
    while(pSwapNode->pnext!=NULL)
    {
//每次先将pMinNode保存为待交换的节点
        pMinNode=pSwapNode;
//从待交换节点的下一个节点开始遍历
        pTmpNode=pSwapNode->pnext;
//找到后面最小的数据的节点，将每一个遍历的节点都与最小节点比较，让pMinNode总是指向更小的节点
        while(pTmpNode!=NULL)
        {
            if(pMinNode->data >pTmpNode->data )
            {
                pMinNode=pTmpNode;
            }
            pTmpNode=pTmpNode->pnext;
        }
//如果最小的数据比带交换数据还小，就交换两个节点的数据，保证此轮最小的数据在最前面
        if(pMinNode->data < pSwapNode->data)
        {
            TmpData=pMinNode->data;
            pMinNode->data=pSwapNode->data;
            pSwapNode->data=TmpData;
        }
//待交换数据向后依次遍历
        pSwapNode=pSwapNode->pnext;
    }
    return 0;
}

如何判断一个链表是否有环？环长？环的入口位置？

是否有环：

快指针每次走2步,慢指针每次走1步,快慢指针相遇则说明有环

如何计算环长：

标记相遇的位置，让指针继续向后走，没走一步计算器自加,走回到标记位置，则计算器值即为环长

如何计算环入口位置：

将一个指针从第一个节点向后走，将一个指针从相遇点向后走，两个指针相遇的位置即为环入口的位置

LinkNode *IsHasCircle(LinkNode *pHead,int *len)
{
    int ret=0;
    *len=1;
    LinkNode *pFast=NULL;
    LinkNode *pSlow=NULL;
    LinkNode *pTmpNode=NULL;
    LinkNode *pNode1=NULL;
    LinkNode *pNode2=NULL;
    pFast=pSlow=pHead->pnext;
//判断是否有环
    while(1)
    {
        pFast=pFast->pnext;
        if(pFast==NULL)
        {
            ret=0;
            break;
        }
        pFast=pFast->pnext;
        if(pFast==NULL)
        {
            ret=0;
            break;
        }
        pSlow=pSlow->pnext;
        if(pFast==pSlow)
        {
            ret=1;
            break;
        }
    }
    if(ret==1)
    {
        //获得环长
//从相遇节点的下一个节点触发，再次走到相遇节点刚好走路一圈
        pTmpNode=pSlow->pnext;
        while(pTmpNode!=pSlow)
        {
            (*len)++;
            pTmpNode=pTmpNode->pnext;
        }
        获得环入口节点
//pNode1从第一个节点开始向后走
        pNode1=pHead->pnext;
//pNode2从快慢相遇位置开始走（在环内走）
        pNode2=pSlow;
//pNode1和pNode2节点相遇的位置即为环入口节点
        while(pNode1!=pNode2)
        {
            pNode1=pNode1->pnext;
            pNode2=pNode2->pnext;
        }
        return pNode1;
        
    }
    return NULL;
}