数据结构-单向不带头不循环链表

佳心饼干-2025-01-17 11:27

链表知识总结

逻辑结构：线性结构（元素之间存在一对一关系）

存储结构（物理结构）：链式存储（存储顺序和逻辑顺序不在乎是否一致）

1.链表的特点：擅长进行动态删除和增加操作，不擅长随机访问（需要遍历，因为链表不按顺序存放）

2.链表分类：单双向链表

单链表：元素节点有两部分组成（数据域-存储当前的元素、指针域-指向下一个节点地址）
双链表：元素节点有三部分组成（数据域-存储当前元素节点，2个指针域，1个用来指向上一个元素节点地址，1个用来指向下一个元素节点地址）

带头不带头：是否带有头指针

循环不循环：尾结点的next指针指向空-不循环，指向首元素节点或头指针-循环

3.链表的操作：创建、销毁、增（头插、尾插、中间插）删（头删、尾删、中间删）改查

由此得出：链表的分类的一共有8种 讲解单向、不带头、不循环链表

1、链表的介绍 链表是一种链式存储的线性表

1.1、链表的特点 节点定义成结构体类型

链表是一种基本的数据结构，它由一系列节点组成，每个节点包含一个值和指向下一个节点的指针

特点：1.不要求大片连续空间，改变容量方便。2.可以动态的添加和删除节点

缺点：不方便随机存取，要耗费一定空间存放指针。

2、链表的分类

链表可以分为三种类型：

  • 单向链表：每个节点只有一个指针指向下一个节点，最后一个节点的指针指向NULL。
  • 双向链表：每个节点有两个指针，分别指向上一个节点和下一个节点，可以在O(1)时间内实现向前和向后遍历。
  • 循环链表：在单向或双向链表的基础上，将最后一个节点的指针指向头节点，形成一个环。

链表的种类其实有很多种，按照单双向、带头不带头、循环不循环，一共可以分为8种类型，但最常见就是单向链表（单向不带头不循环）和双向链表（双向带头）

带头：有一个指针，专门指向首元素节点

3、链表的操作

链表的操作包括插入、删除、查找、遍历等。

  • 插入操作：可以在链表头或尾插入节点，也可以在指定位置插入节点。 头插、尾插、中间插
  • 删除操作：可以删除指定节点或按照值删除节点。 头删、尾删、中间删
  • 查找操作：可以查找指定节点或按照值查找节点。
  • 遍历操作：可以遍历整个链表，输出每个节点的值或执行其他操作

4、单向链表

单向链表是由若干个节点组成的数据结构，每个节点包含两个部分：数据域和指针域。

数据域存储节点的数据，指针域存储下一个节点的地址。

单链表的一个存储节点包含两部分：

data部分称为数据域，用于存储线性表的一个数据元素； 放的是元素值也可以叫值域

link部分称为指针域，用于存放一个指针，该指针指示链表下一个结点的开始存储地址

指向下一个节点的指针

5、单链表的操作

5.1、main.c

#include <stdio.h>

#include "01.h"

int main() {

fn3();

return 0;

}

5.2、01.h

#pragma once

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <assert.h> //包含有调试文件

//定义单向、不带头、不循环链表的元素节点结构体类型

typedef int eleT;

typedef struct Link_Node {

eleT val;//数据域 存储节点元素值

struct Link_Node* next;//指针域 指向下一个节点

}LKNode;

void fn3(void);

void printf_menu(void);

LKNode* init_Link(eleT val);

void print_Link(LKNode* LinkNode);

void head_insert(LKNode** LinkNode, eleT val);

void tail_insert(LKNode* LinkNode, eleT val);

void head_delete(LKNode** LinkNode);

void tail_delete(LKNode** LinkNode);

LKNode* find_item(LKNode* LinkNode, eleT val);

void middle_delete(LKNode* LinkNode, eleT val);//中间删除1.0

void mid_del(LKNode* temp);//中间删除2.0

void mid_insert(LKNode* temp, eleT newval);

void destory(LKNode** LinkNode);

5.3、01.c

#include "01.h"

void fn3(void) {

int order = 0;//接收用户输入的命令

printf_menu();

LKNode* LinkNode = NULL; //存放头结点指针（地址）

eleT val = 0;

LKNode* temp = NULL;

while (1) {

printf("请输入您的操作指令：");

scanf("%d", &order);

switch (order) {

case 1:

//初始化 初始化一个头结点，不包含头（头结点包含元素）

printf("请输入头结点元素值：");

scanf("%d", &val);

LinkNode=init_Link(val);

break;

case 2:

//遍历

print_Link(LinkNode);

break;

case 3:

//链表头插

printf("请输入要头插的元素");

scanf("%d", &val);

head_insert(&LinkNode,val);//头插，头结点要变，只能传地址

break;

case 4:

//链表尾插

printf("请输入要尾插的元素");

scanf("%d", &val);

tail_insert(LinkNode, val);//尾部插入，头结点不变，也可以传值

break;

case 5:

//链表头删

head_delete(&LinkNode);

break;

case 6:

//链表尾删

tail_delete(&LinkNode);

break;

case 7:

//链表的查找

//思路：找到了返回当前元素节点的指针 找不到返回NULL

printf("请输入要查找的元素");

scanf("%d", &val);

temp = find_item(LinkNode, val);

if (temp == NULL) {

printf("没有此元素");

}

else {

printf("找到的元素值为：%d\n", temp->val);

}

break;

case 8:

//链表的中间删（随机删），至少需要两个元素（要删除的目标元素以及它的前一个元素）

/*

printf("请输入要删除的元素");

scanf("%d", &val);

middle_delete(LinkNode, val);

*/

printf("请输入要删除的前一个元素");

scanf("%d", &val);

temp = find_item(LinkNode, val);

if (temp == NULL) {

printf("没有此元素==》要删除的前一个\n");

}

else {

//删除查找的元素temp的后一个元素

mid_del(temp);

}

break;

case 9:

//链表的中间插

printf("请输入您要在哪个元素后面插入：");

scanf("%d", &val);

printf("请输入要中间插的新元素");

eleT newval = 0;

scanf("%d", &newval);

temp = find_item(LinkNode, val);

if (temp == NULL) {

printf("无法插入\n");

}

else {

//正常中间插

mid_insert(temp, newval);

}

break;

case 10:

//链表销毁

destory(&LinkNode);

break;

case 11:

return;

default:

printf("指令输入有误");

}

}

}

//打印菜单

void printf_menu(void) {

system("cls");//系统函数 用于屏幕清空

printf("操作指令说明:\n");

printf("1:链表初始化\n2:打印链表\n");

printf("3:链表头插\n4:链表尾插\n");

printf("5:链表头删\n6:链表尾删\n");

printf("7:链表的查找\n8:链表的中间删\n");

printf("9:链表的中间插\n10:链表销毁\n");

printf("11:退出\n");

}

//初始化头结点

LKNode* init_Link(eleT val) {

//申请节点内存

LKNode* newnode = (LKNode*)malloc(sizeof(LKNode));

//判断内存是否申请成功

/*

if (!newnode) {

printf("内存申请失败\n");

return NULL;

}

*/

assert(newnode);//如果为空，报错

newnode->val = val;

newnode->next = NULL;

printf("初始化成功\n");

return newnode;

}

//遍历

void print_Link(LKNode* LinkNode) {

assert(LinkNode);//是否初始化

//正常遍历

//方法1

/*

LKNode* temp = LinkNode;

while (temp->next != NULL) {

printf("%d ", temp->val);//输出不是尾结点的元素

temp = temp->next;

}

printf("%d ", temp->val);//输出尾结点的元素值

}

*/

//方法2

LKNode* temp = LinkNode;

while (1) {

printf("%d ", temp->val);

if (temp->next == NULL) {//尾结点

break;

}

temp = temp->next;

}

printf("\n");

}

//头插

void head_insert(LKNode **LinkNode, eleT val) {

assert(*LinkNode);//是否初始化

//1.创建新节点

LKNode* newnode = (LKNode*)malloc(sizeof(LKNode));

assert(newnode);

//2.给新节点赋值

newnode->val = val;

newnode->next = *LinkNode;

//3.更新头结点

*LinkNode = newnode;//更新头结点

printf("头插成功\n");

}

//补充调试代码常用的函数：

//exit() 用于终止程序执行，输出一些参数，一般用0表示正常退出，!0异常退出

//assert() 导入<assert.h>头文件 用于调试代码，条件为真，程序正常执行，条件为假，程序报错

//尾插

void tail_insert(LKNode* LinkNode, eleT val) {

assert(LinkNode);//判断是否初始化

//1.创建新节点

LKNode* newnode = (LKNode*)malloc(sizeof(LKNode));

assert(newnode);//内存申请成功

//2.给新节点成员赋值

newnode->val = val;

newnode->next = NULL;

//3.将新节点放到链表的尾部，首先找到链表的尾结点

LKNode* temp = LinkNode;

while (1) {

if (temp->next == NULL) {

//4.说明找到尾结点,将新节点插到尾结点后面

temp->next = newnode;

break;

}

temp = temp->next;

}

printf("尾插成功！\n");

}

//头删

void head_delete(LKNode** LinkNode) {

assert(LinkNode);//判断是否初始化

LKNode* temp = (*LinkNode)->next;//保存当前头结点的后一个节点

free(*LinkNode);//释放原来的头结点

*LinkNode = temp;//更新头结点

printf("头删成功！\n");

}

//尾删

void tail_delete(LKNode** LinkNode) {

assert(*LinkNode);//判断是否初始化

//考虑只有一个结点时

if ((*LinkNode)->next == NULL) {

free(*LinkNode);//释放当前节点

*LinkNode = NULL;

}

else {

//找到链表的倒数第二个元素节点

LKNode* temp = *LinkNode;

while (1) {

if (temp->next->next == NULL) {

//4.说明找到倒数第二个节点

break;

}

temp = temp->next;

}

free(temp->next);//释放尾结点

temp->next = NULL;//更新尾结点

printf("尾删成功！\n");

}

}

//查找

LKNode* find_item(LKNode* LinkNode, eleT val) {

assert(LinkNode);//判断是否初始化

LKNode* temp = LinkNode;

while (temp) {

if (temp->val == val) {

//找到了查找的元素

return temp;

}

temp = temp->next;

}

return NULL;

}

//中间删1.0

void middle_delete(LKNode* LinkNode, eleT val) {

assert(LinkNode);//判断是否初始化

int flag = 0;//表示查找元素的状态

//查找到删除元素的前一个元素的地址

LKNode* temp = LinkNode;

while (temp) {

if (temp->next->val == val) {

flag = 1;

//找到了,删除temp->next

LKNode* ptr = temp->next;//保存要删除的节点

temp->next = temp->next->next;

free(ptr);//释放要删除的节点

printf("中间删成功！\n");

break;

}

temp=temp->next;

}

if(flag==0){

printf("没有找到要删除的元素\n");

}

}

//中间删2.0，至少需要两个元素（要删除的目标元素以及它的前一个元素）,才能实现中间的随机删除

void mid_del(LKNode* temp) {

//temp是要删除元素的前一个元素

LKNode* ptr = temp->next->next;//保存要删除元素的后一个元素

free(temp->next);//释放要删除的元素

temp->next = ptr;

printf("中间删成功！\n");

}

//中间插

void mid_insert(LKNode* temp, eleT newval) {

LKNode* newnode =(LKNode*) malloc(sizeof(LKNode));

assert(newnode);

//给新节点赋值

newnode->val = newval;

//将新节点插入

newnode->next = temp->next;

temp->next = newnode;

printf("中间插入成功！\n");

}

//销毁 遍历后一个一个删除

void destory(LKNode** LinkNode) {

assert(*LinkNode);//*LinkNode头结点

while (*LinkNode) {

LKNode* temp = (*LinkNode)->next;

free(*LinkNode);

*LinkNode = temp;

}

*LinkNode = NULL;//更新头结点

printf("销毁成功！\n");

}

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