《数据结构实验指导-C++语言版》返回单链表 list 中第 i 个元素值

题目描述

请编写程序，将 nnn 个整数顺次插入一个初始为空的单链表的表头。对任一给定的位序 iii（从 1 开始），输出链表中第 iii 个元素的值。

输入格式：

输入首先在第一行给出非负整数 nnn（≤20\le 20≤20）；随后一行给出 nnn 个 int 范围内的正整数，数字间以空格分隔。最后一行给出位序 iii，为 int 范围内的非负整数。

输出格式：

在一行中输出链表中第 iii 个元素的值。如果这个元素不存在，则输出 -1。

输入样例：

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5
1 2 3 4 5
4

输出样例：

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输入样例：

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5
1 2 3 4 5
0

输出样例：

复制代码

-1

解题思路

本题考察单链表的建立与按位序取值操作。题目要求将 nnn 个整数"顺次插入表头"，即每次都把新读入的整数插到链表头部（头插法）。头插法建立完成后，链表中结点的顺序恰好是输入序列的逆序：最先插入的元素在链尾，最后插入的元素在表头。

位序 iii 从 1 开始计数，因此第 iii 个元素就是从头结点开始沿 next 指针前进 i−1i-1i−1 步后所在的结点。由于单链表不支持随机访问，只能通过指针逐结点移动来定位。

时间复杂度：建立链表为 O(n)O(n)O(n)，按位序查找最多移动 iii 次，为 O(n)O(n)O(n)，总体 O(n)O(n)O(n)。

空间复杂度：链表结点数为 nnn，为 O(n)O(n)O(n)。

代码流程说明

定义 Node 结构体，包含数据域 data、指针域 next，并提供构造函数 Node(int d) 将 next 初始化为 nullptr。
main 函数中先读入整数个数 n，将链表头指针 head 初始化为空。
循环 n 次：每次读入一个整数 v，new 出一个新结点 p，采用头插法将其插入链表（p->next = head; head = p;）。
读入位序 i。
若 i < 1，位序不合法，直接输出 -1 并结束程序。
用指针 p 指向表头，循环 k 从 1 到 i-1 且 p 非空，让 p = p->next，将指针移动到第 iii 个结点。
若移动后 p 为空（说明第 iii 个结点不存在，超出表长），输出 -1；否则输出 p->data。

代码实现

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

struct Node {
    int data;
    Node* next;
    Node(int d) : data(d), next(nullptr) {}
};

int main() {
    int n, i;
    cin >> n;
    Node* head = nullptr;
    for (int k = 0; k < n; ++k) {
        int v;
        cin >> v;
        Node* p = new Node(v);
        p->next = head;
        head = p;
    }
    cin >> i;
    // 依次头插后链表为输入序列的逆序，第 i 个元素即从表头数第 i 个
    if (i < 1) { cout << -1 << endl; return 0; }
    Node* p = head;
    for (int k = 1; k < i && p; ++k) p = p->next;
    if (!p) cout << -1 << endl;
    else cout << p->data << endl;
    return 0;
}

代码流程图

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否
是
否
是
否
是
否
开始
读入 n
初始化 head 为空
是否还有 k < n 个数未读入
读入 v
创建新结点 p
p->next = head
head = p
读入位序 i
i < 1
输出 -1
结束
p 指向表头
k 从 1 到 i-1 且 p 非空
p = p->next
p 是否为空
输出 -1
输出 p->data

解题流程图

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是
读入 n 个整数
头插法依次建立单链表
读入位序 i
1 <= i <= 表长
输出 -1
从表头沿 next 指针前进 i-1 步
输出该结点的值
结束

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