单向链表.docx
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单向链表
单向链表
一、概念
单向链表(单链表)是链表的一种,其特点是链表的链接方向是单向的,对链表的访问要通过顺序读取从头部开始;链表是使用指针进行构造的列表;又称为结点列表,因为链表是由一个个结点组装起来的;其中每个结点都有指针成员变量指列表中的下一个结点;
列表是由结点构成,由head指针指向第一个成为表头的结点而终止于最后一个指向nuLL的指针;
二、单向链表C语言实例:
/*
===============================================
目的:
学习单向链表的创建、删除、
插入(无序、有序)、输出、
排序(选择、插入、冒泡)、反序
排序(选择、插入、冒泡)
插入(有序)
================================================
*/
/*
单向链表的图示:
---->[NULL]
head
图1:
空链表
---->[p1]---->[p2]...---->[pn]---->[NULL]
headp1->nextp2->nextpn->next
图2:
有N个结点的链表
*/
#include
#include
#defineNULL0
#defineLENsizeof(structstudent)
structstudent
{
longnum;/*学号*/
floatscore;/*分数,其他信息可以继续在下面增加字段*/
structstudent*next;/*指向下一结点的指针*/
};
intn;/*结点总数*/
/*
==========================
功能:
创建结点
返回:
指向链表表头的指针
==========================
*/
structstudent*
Create()
{
structstudent*head;/*头结点*/
structstudent*p1=NULL;/*p1保存创建的新结点的地址*/
structstudent*p2=NULL;/*p2保存原链表最后一个结点的地址*/
n=0;/*创建前链表的结点总数为0:
空链表*/
p1=(structstudent*)malloc(LEN);/*开辟一个新结点*/
p2=p1;/*如果结点开辟成功,则p2先把它的指针保存下来以备后用*/
if(p1==NULL)/*结点开辟不成功*/
{
printf("\nCann'tcreateit,tryitagaininamoment!
\n");
returnNULL;
}
else/*结点开辟成功*/
{
head=NULL;/*开始head指向NULL*/
printf("Pleaseinput%dnode--num,score:
",n+1);
scanf("%ld,%f",&(p1->num),&(p1->score));/*录入数据*/
}
while(p1->num!
=0)/*只要学号不为0,就继续录入下一个结点*/
{
n+=1;/*结点总数增加1个*/
if(n==1)/*如果结点总数是1,则head指向刚创建的结点p1*/
{
head=p1;
/*
注意:
此时的p2就是p1,也就是p1->next指向NULL。
这样写目的是与下面else保持一致。
*/
p2->next=NULL;
}
else
{
p2->next=p1;/*指向上次下面刚开辟的结点*/
}
p2=p1;/*把p1的地址给p2保留,然后p1去产生新结点*/
p1=(structstudent*)malloc(LEN);
printf("Pleaseinput%dnode--num,score:
",n+1);
scanf("%ld,%f",&(p1->num),&(p1->score));
}
p2->next=NULL;/*此句就是根据单向链表的最后一个结点要指向NULL*/
free(p1);/*释放p1。
用malloc()、calloc()的变量都要free()*/
p1=NULL;/*特别不要忘记把释放的变量清空置为NULL,否则就变成"野指针",即地址不确定的指针。
*/
returnhead;/*返回创建链表的头指针*/
}
/*
===========================
功能:
输出结点
返回:
void
===========================
*/
void
Print(structstudent*head)
{
structstudent*p;
printf("\nNow,These%drecordsare:
\n",n);
p=head;
if(head!
=NULL)/*只要不是空链表,就输出链表中所有结点*/
{
printf("headis%o\n",head);/*输出头指针指向的地址*/
do
{
/*
输出相应的值:
当前结点地址、各字段值、当前结点的下一结点地址。
这样输出便于读者形象看到一个单向链表在计算机中的存储结构,和我们
设计的图示是一模一样的。
*/
printf("%o%ld%5.1f%o\n",p,p->num,p->score,p->next);
p=p->next;/*移到下一个结点*/
}
while(p!
=NULL);
}
}
/*
==========================
功能:
删除指定结点
(此例中是删除指定学号的结点)
返回:
指向链表表头的指针
==========================
*/
/*
单向链表的删除图示:
---->[NULL]
head
图3:
空链表
从图3可知,空链表显然不能删除
---->[1]---->[2]...---->[n]---->[NULL](原链表)
head1->next2->nextn->next
---->[2]...---->[n]---->[NULL](删除后链表)
head2->nextn->next
图4:
有N个结点的链表,删除第一个结点
结合原链表和删除后的链表,就很容易写出相应的代码。
操作方法如下:
1、你要明白head就是第1个结点,head->next就是第2个结点;
2、删除后head指向第2个结点,就是让head=head->next,OK这样就行了。
---->[1]---->[2]---->[3]...---->[n]---->[NULL](原链表)
head1->next2->next3->nextn->next
---->[1]---->[3]...---->[n]---->[NULL](删除后链表)
head1->next3->nextn->next
图5:
有N个结点的链表,删除中间一个(这里图示删除第2个)
结合原链表和删除后的链表,就很容易写出相应的代码。
操作方法如下:
1、你要明白head就是第1个结点,1->next就是第2个结点,2->next就是第3个结点;
2、删除后2,1指向第3个结点,就是让1->next=2->next。
*/
structstudent*
Del(structstudent*head,longnum)
{
structstudent*p1;/*p1保存当前需要检查的结点的地址*/
structstudent*p2;/*p2保存当前检查过的结点的地址*/
if(head==NULL)/*是空链表(结合图3理解)*/
{
printf("\nListisnull!
\n");
returnhead;
}
/*定位要删除的结点*/
p1=head;
while(p1->num!
=num&&p1->next!
=NULL)/*p1指向的结点不是所要查找的,并且它不是最后一个结点,就继续往下找*/
{
p2=p1;/*保存当前结点的地址*/
p1=p1->next;/*后移一个结点*/
}
if(num==p1->num)/*找到了。
(结合图4、5理解)*/
{
if(p1==head)/*如果要删除的结点是第一个结点*/
{
head=p1->next;/*头指针指向第一个结点的后一个结点,也就是第二个结点。
这样第一个结点就不在链表中,即删除。
*/
}
else/*如果是其它结点,则让原来指向当前结点的指针,指向它的下一个结点,完成删除*/
{
p2->next=p1->next;
}
free(p1);/*释放当前结点*/
p1=NULL;
printf("\ndelete%ldsuccess!
\n",num);
n-=1;/*结点总数减1个*/
}
else/*没有找到*/
{
printf("\n%ldnotbeenfound!
\n",num);
}
returnhead;
}
/*
==========================
功能:
插入指定结点的后面
(此例中是指定学号的结点)
返回:
指向链表表头的指针
==========================
*/
/*
单向链表的插入图示:
---->[NULL](原链表)
head
---->[1]---->[NULL](插入后的链表)
head1->next
图7空链表插入一个结点
结合原链表和插入后的链表,就很容易写出相应的代码。
操作方法如下:
1、你要明白空链表head指向NULL就是head=NULL;
2、插入后head指向第1个结点,就是让head=1,1->next=NULL,OK这样就行了。
---->[1]---->[2]---->[3]...---->[n]---->[NULL](原链表)
head1->next2->next3->nextn->next
---->[1]---->[2]---->[x]---->[3]...---->[n]---->[NULL](插入后的链表)
head1->next2->nextx->next3->nextn->next
图8:
有N个结点的链表,插入一个结点(这里图示插入第2个后面)
结合原链表和插入后的链表,就很容易写出相应的代码。
操作方法如下:
1、你要明白原1->next就是结点2,2->next就是结点3;
2、插入后x指向第3个结点,2指向x,就是让x->next=2->next,1->next=x。
*/
structstudent*
Insert(structstudent*head,longnum,structstudent*node)
{
structstudent*p1;/*p1保存当前需要检查的结点的地址*/
if(head==NULL)/*(结合图示7理解)*/
{
head=node;
node->next=NULL;
n+=1;
returnhead;
}
p1=head;
while(p1->num!
=num&&p1->next!
=NULL)/*p1指向的结点不是所要查找的,并且它不是最后一个结点,继续往下找*/
{
p1=p1->next;/*后移一个结点*/
}
if(num==p1->num)/*找到了(结合图示8理解)*/
{
node->next=p1->next;/*显然node的下一结点是原p1的next*/
p1->next=node;/*插入后,原p1的下一结点就是要插入的node*/
n+=1;/*结点总数增加1个*/
}
else
{
printf("\n%ldnotbeenfound!
\n",num);
}
returnhead;
}
/*
==========================
功能:
反序结点
(链表的头变成链表的尾,链表的尾变成头)
返回:
指向链表表头的指针
==========================
*/
/*
单向链表的反序图示:
---->[1]---->[2]---->[3]...---->[n]---->[NULL](原链表)
head1->next2->next3->nextn->next
[NULL]<----[1]<----[2]<----[3]<----...[n]<----(反序后的链表)
1->next2->next3->nextn->nexthead
图9:
有N个结点的链表反序
结合原链表和插入后的链表,就很容易写出相应的代码。
操作方法如下:
1、我们需要一个读原链表的指针p2,存反序链表的p1=NULL(刚好最后一个结点的next为NULL),还有一个临时存储变量p;
2、p2在原链表中读出一个结点,我们就把它放到p1中,p就是用来处理结点放置顺序的问题;
3、比如,现在我们取得一个2,为了我们继续往下取结点,我们必须保存它的next值,由原链表可知p=2->next;
4、然后由反序后的链表可知,反序后2->next要指向1,则2->next=1;
5、好了,现在已经反序一个结点,接着处理下一个结点就需要保存此时的信息:
p1变成刚刚加入的2,即p1=2;p2要变成它的下一结点,就是上面我们保存的p,即p2=p。
*/
structstudent*
Reverse(structstudent*head)
{
structstudent*p;/*临时存储*/
structstudent*p1;/*存储返回结果*/
structstudent*p2;/*源结果结点一个一个取*/
p1=NULL;/*开始颠倒时,已颠倒的部分为空*/
p2=head;/*p2指向链表的头结点*/
while(p2!
=NULL)
{
p=p2->next;
p2->next=p1;
p1=p2;
p2=p;
}
head=p1;
returnhead;
}
/*
==========================
功能:
选择排序(由小到大)
返回:
指向链表表头的指针
==========================
*/
/*
选择排序的基本思想就是反复从还未排好序的那些结点中,
选出键值(就是用它排序的字段,我们取学号num为键值)最小的结点,
依次重新组合成一个链表。
我认为写链表这类程序,关键是理解:
head存储的是第一个结点的地址,head->next存储的是第二个结点的地址;
任意一个结点p的地址,只能通过它前一个结点的next来求得。
单向链表的选择排序图示:
---->[1]---->[3]---->[2]...---->[n]---->[NULL](原链表)
head1->next3->next2->nextn->next
---->[NULL](空链表)
first
tail
---->[1]---->[2]---->[3]...---->[n]---->[NULL](排序后链表)
first1->next2->next3->nexttail->next
图10:
有N个结点的链表选择排序
1、先在原链表中找最小的,找到一个后就把它放到另一个空的链表中;
2、空链表中安放第一个进来的结点,产生一个有序链表,并且让它在原链表中分离出来(此时要注意原链表中出来的是第一个结点还是中间其它结点);
3、继续在原链表中找下一个最小的,找到后把它放入有序链表的尾指针的next,然后它变成其尾指针;
*/
structstudent*
SelectSort(structstudent*head)
{
structstudent*first;/*排列后有序链的表头指针*/
structstudent*tail;/*排列后有序链的表尾指针*/
structstudent*p_min;/*保留键值更小的结点的前驱结点的指针*/
structstudent*min;/*存储最小结点*/
structstudent*p;/*当前比较的结点*/
first=NULL;
while(head!
=NULL)/*在链表中找键值最小的结点。
*/
{
/*注意:
这里for语句就是体现选择排序思想的地方*/
for(p=head,min=head;p->next!
=NULL;p=p->next)/*循环遍历链表中的结点,找出此时最小的结点。
*/
{
if(p->next->num
*/
{
p_min=p;/*保存找到结点的前驱结点:
显然p->next的前驱结点是p。
*/
min=p->next;/*保存键值更小的结点。
*/
}
}
/*上面for语句结束后,就要做两件事;一是把它放入有序链表中;二是根据相应的条件判断,安排它离开原来的链表。
*/
/*第一件事*/
if(first==NULL)/*如果有序链表目前还是一个空链表*/
{
first=min;/*第一次找到键值最小的结点。
*/
tail=min;/*注意:
尾指针让它指向最后的一个结点。
*/
}
else/*有序链表中已经有结点*/
{
tail->next=min;/*把刚找到的最小结点放到最后,即让尾指针的next指向它。
*/
tail=min;/*尾指针也要指向它。
*/
}
/*第二件事*/
if(min==head)/*如果找到的最小结点就是第一个结点*/
{
head=head->next;/*显然让head指向原head->next,即第二个结点,就OK*/
}
else/*如果不是第一个结点*/
{
p_min->next=min->next;/*前次最小结点的next指向当前min的next,这样就让min离开了原链表。
*/
}
}
if(first!
=NULL)/*循环结束得到有序链表first*/
{
tail->next=NULL;/*单向链表的最后一个结点的next应该指向NULL*/
}
head=first;
returnhead;
}
/*
==========================
功能:
直接插入排序(由小到大)
返回:
指向链表表头的指针
==========================
*/
/*
直接插入排序的基本思想就是假设链表的前面n-1个结点是已经按键值
(就是用它排序的字段,我们取学号num为键值)排好序的,对于结点n在
这个序列中找插入位置,使得n插入后新序列仍然有序。
按照这种思想,依次
对链表从头到尾执行一遍,就可以使无序链表变为有序链表。
单向链表的直接插入排序图示:
---->[1]---->[3]---->[2]...---->[n]---->[NULL](原链表)
head1->next3->next2->nextn->next
---->[1]---->[NULL](从原链表中取第1个结点作为只有一个结点的有序链表)
head
图11
---->[3]---->[2]...---->[n]---->[NULL](原链表剩下用于直接插入排序的结点)
first3->next2->nextn->next
图12
---->[1]---->[2]---->[3]...---->[n]---->[NULL](排序后链表)
head1->next2->next3->nextn->next
图13:
有N个结点的链表直接插入排序
1、先在原链表中以第一个结点为一个有序链表,其余结点为待定结点。
2、从图12链表中取结点,到图11链表中定位插入。
3、上面图示虽说画了两条链表,其实只有一条链表。
在排序中,实质只增加了一个用于指向剩下需要排序结点的头指针first罢了。
这一点请读者务必搞清楚,要不然就可能认为它和上面的选择排序法一样了。
*/
structstudent*
InsertSort(structstudent*head)
{
structstudent*firs
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- 单向