【数据结构】单链表的基本操作 （C语言版）
发布时间：2024年01月21日
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一、单链表
1、单链表的定义：
?单链表是一种链式存储的线性表，它用一组地址任意的存储单元来存放线性表中的数据元素。每个节点包含两个部分：数据域和指针域。数据域用于存储数据元素，指针域则存储下一个节点的地址。单链表的第一个节点称为头结点，最后一个节点称为尾结点。
单链表是一种链式存取的数据结构，用一组地址任意的存储单元来存放线性表中的数据元素。
每个节点包含两个部分：数据域和指针域。数据域用于存储数据元素，指针域则存储下一个节点的地址。链表中的数据是以结点来表示的，每个结点的构成包括元素（数据元素的映像）和指针（指示后继元素存储位置），元素就是存储数据的存储单元，指针就是连接每个结点的地址数据。链表中的每个结点在内存中不是按顺序排列的，而是通过指针链接在一起。单链表的第一个节点称为头结点，最后一个节点称为尾结点。
与顺序表相比，单链表的优点在于插入和删除操作方便，时间复杂度较低，但随机访问和空间利用率不如顺序表。在实际应用中，单链表通常作为其他数据结构的子结构，如哈希表的桶、图的邻接表等。
单链表定义了节点的基本结构，包括数据元素和指向下一个节点的指针。节点的插入和删除操作涉及指针的修改，而非直接修改节点内容。由于其非连续性的特性，链表无法像数组一样随机访问任意元素，而只能从头到尾依次访问。因此，对于需要频繁插入和删除元素的应用场景，单链表是一种高效的数据结构。
2、单链表的优缺点：
单链表的优点：
- 插入和删除操作方便：只需修改指针即可，不需要移动大量元素。
- 动态分配内存：可以根据需要开辟内存空间，避免了顺序表中的空间浪费问题。
单链表的缺点：
- 存储密度低：以节点为单位存储，不支持随机访问，查找较为麻烦。
- 空间利用率低：每个节点需要额外的空间来存储指针，导致空间浪费。
- 查找效率低：由于链表在内存中不连续，需要从头节点开始逐个节点遍历，时间复杂度较高。
二、单链表的基本操作算法（C语言）
1、宏定义
#define OK 1
#define ERROR 0
typedef char ElemType;
typedef int Status;
2、创建结构体
typedef struct LNode{
ElemType data;
struct LNode *next;
}LNode,*LinkList;
3、初始化
//单链表初始化
Status InitList(LinkList &head){
head=new LNode;
head->next=NULL;
return OK;
}4、插入
- 创建一个新的结点。
- 将新结点的数据域置为所需插入的数据。
- 根据插入位置的不同，将新结点的指针域指向插入位置的后一个结点。如果是头部插入，则将新结点的指针域指向头结点；如果是尾部插入，则将新结点的指针域指向空；如果是中间插入，则将新结点的指针域指向插入位置的后一个结点。
- 将插入位置前一个结点的指针域修改为指向新结点。如果是头部插入，则将头结点的指针域修改为指向新结点；如果是尾部插入，则将尾结点的指针域修改为指向新结点；如果是中间插入，则将插入位置前一个结点的指针域修改为指向新结点。
//插入
Status ListInsert(LinkList &head,int i,ElemType e){
LinkList p=head;
int j=0;
while (p && (j<i-1)){
p=p->next;
++j;
}
if (!p||j>i-1){
return ERROR;
}
LNode *s=new LNode;
s->data=e;
s->next=p->next;
p->next=s;
return OK;
}4、求长度
//求单链表长度
Status GetLinkListLength(LinkList head){
LinkList p=head->next;
int length=0;
while (p){
p=p->next;
length++;
}
return length;
}5、清空
//清空
Status ClearLinkList(LinkList &head){
LinkList p = head->next;
LinkList q;
while(p){
q = p;
p = p->next;
delete q;
}
head->next = NULL;
return OK;
}6、销毁?
//销毁
Status DestoryLinkList(LinkList &head){
LinkList p;
while(head){
p = head;
head = head->next;
delete p;
}
return OK;
}7、取值
//取值
Status GetLinkList(LinkList head,int i,ElemType &e){
LinkList p = head->next;
int j = 0;
while (p && j<i){
p=p->next;
j++;
}
if (!p || j>i){
return ERROR;
}
e=p->data;
return OK;
}
8、查找
//查找用函数返回查找元素的位置
int LocateLinkListElem(LinkList head,ElemType e){
LinkList p=head->next;
int j=1;
while (p && (p->data != e)){
p=p->next;
j++;
}
if(p==NULL){
return 0;
}
return j;
}9、删除
- 找到要删除的结点的前一个结点。
- 将前一个结点的指针域修改为指向要删除的结点的下一个结点。
- 释放要删除的结点的存储空间。
//删除
Status ListDelete(LinkList &head,int i,ElemType &e){
LinkList p=head;
int j=0;
while ((p->next) && (j<i-1)){
p=p->next;
++j;
}
if (!(p->next)||j>i-1){
return ERROR;
}
LinkList q=p->next;
e=q->data;
p->next=q->next;
delete q;
return OK;
}10、头插法创建单链表
//头插法创建单链表
void CreateList_H(LinkList &head,int n){
head=new LNode;
head->next=NULL;
for(int i=0;i<n;++i){
LNode *p=new LNode;
ElemType cin='a';
cin>>p->data;
p->next=head->next;
head->next=p;
}
}
11、尾插法创建单链表
//尾插法创建单链表
void CreateList_R(LinkList &head,int n){
head=new LNode;
head->next=NULL;
LNode *r=head;
for(int i=0;i<n;++i){
LNode *p=new LNode;
ElemType cin='a';
cin>>p->data;
p->next=NULL;
r->next=p;
r=p;
}
}三、单链表的全部代码（C语言）
#include <stdio.h>
#define OK 1
#define ERROR 0
typedef char ElemType;
typedef int Status;
typedef struct LNode{
ElemType data;
struct LNode *next;
}LNode,*LinkList;
//单链表初始化
Status InitList(LinkList &head){
head=new LNode;
head->next=NULL;
return OK;
}
//功能菜单
int choice() {
printf("==================================\n");
printf(" 单链表操作功能菜单 \n");
printf("1、插入元素 2、查询表长 3、按位查找\n");
printf("4、按值查找 5、删除元素 6、销毁链表\n");
printf("7、清空链表 8、批量插入 9、结束程序\n");
printf("10、头插法创建单链表11、尾插法创建单链表\n");
printf("==================================\n");
return 0;
}
//插入
Status ListInsert(LinkList &head,int i,ElemType e){
LinkList p=head;
int j=0;
while (p && (j<i-1)){
p=p->next;
++j;
}
if (!p||j>i-1){
return ERROR;
}
LNode *s=new LNode;
s->data=e;
s->next=p->next;
p->next=s;
return OK;
}
//求单链表长度
Status GetLinkListLength(LinkList head){
LinkList p=head->next;
int length=0;
while (p){
p=p->next;
length++;
}
return length;
}
//销毁
Status DestoryLinkList(LinkList &head){
LinkList p;
while(head){
p = head;
head = head->next;
delete p;
}
return OK;
}
//清空
Status ClearLinkList(LinkList &head){
LinkList p = head->next;
LinkList q;
while(p){
q = p;
p = p->next;
delete q;
}
head->next = NULL;
return OK;
}
//取值
Status GetLinkList(LinkList head,int i,ElemType &e){
LinkList p = head->next;
int j = 0;
while (p && j<i){
p=p->next;
j++;
}
if (!p || j>i){
return ERROR;
}
e=p->data;
return OK;
}
//查找用引用型参数返回查找元素的位置
//LNode *LocateLinkList(LinkList head,ElemType e,Status &j){
// LinkList p=head->next;
// j=1;
// while (p && p->data!=e){
// p=p->next;
// j++;
// }
// return p;
//}
//查找用函数返回查找元素的位置
int LocateLinkListElem(LinkList head,ElemType e){
LinkList p=head->next;
int j=1;
while (p && (p->data != e)){
p=p->next;
j++;
}
if(p==NULL){
return 0;
}
return j;
}
//删除
Status ListDelete(LinkList &head,int i,ElemType &e){
LinkList p=head;
int j=0;
while ((p->next) && (j<i-1)){
p=p->next;
++j;
}
if (!(p->next)||j>i-1){
return ERROR;
}
LinkList q=p->next;
e=q->data;
p->next=q->next;
delete q;
return OK;
}
//头插法创建单链表
void CreateList_H(LinkList &head,int n){
head=new LNode;
head->next=NULL;
for(int i=0;i<n;++i){
LNode *p=new LNode;
ElemType cin='a';
cin>>p->data;
p->next=head->next;
head->next=p;
}
}
//尾插法创建单链表
void CreateList_R(LinkList &head,int n){
head=new LNode;
head->next=NULL;
LNode *r=head;
for(int i=0;i<n;++i){
LNode *p=new LNode;
ElemType cin='a';
cin>>p->data;
p->next=NULL;
r->next=p;
r=p;
}
}
int main()
{
LinkList list;
//初始化
printf("单链表正在初始化....\n");
int InitStatus=InitList(list);
if (InitStatus=OK){
printf("单链表初始化成功！\n");
}else{
printf("单链表初始化失败！\n");
}
choice(); //调用功能菜单函数
int temp=1; //通过改变temp的值来跳出while循环
while(temp) {
int flag;
printf("请输入所需的功能编号：\n");
scanf("%d",&flag);
switch (flag) {//通过开关进行功能选择
case 1:{//插入元素
int insertIndex;
ElemType inserElem;
printf("请输入插入元素位置及插入元素(请在英文状态下输入): \n");
scanf("%d,%c",&insertIndex,&inserElem);
Status InsertS = ListInsert(list, insertIndex, inserElem);
if(InsertS ==OK){
printf("向单链表%d个位置,插入元素为%c成功！\n",insertIndex,inserElem);
printf("======================================\n\n");
}else{
printf("向单链表插入元素失败！\n");
printf("======================================\n\n");
}
}
break;
case 2:{//求单链表的长度
int length=GetLinkListLength(list);
printf("单链表的长度为:%d。 \n",length);
}
break;
case 3:{//取值
Status GetIndex;
printf("请输入需要查询的元素的位置：\n");
scanf("%d",&GetIndex);
ElemType GetElem;
int GetStatus=GetLinkList(list,GetIndex, GetElem);
if (GetStatus=OK){
printf("从单链表中获取第%d位置元素成功，所获取到的元素为：%c。\n",GetIndex,GetElem);
}else{
printf("从单链表中获取第%d位置元素失败！\n",GetIndex);
}
}
break;
case 4:{//查找
//查找用引用型参数返回查找元素的位置
// Status LocateIndex;
// ElemType LocateElem;
// printf("请输入想要查找元素：\n");
// scanf("%c",&LocateElem);
// LNode *LocateStatus = LocateLinkList(list,LocateElem,LocateIndex);
// //printf("%d",LocateStatus);
// if (LocateStatus == NULL) {
// printf("未查找到需要查找元素！\n");
// } else {
// printf("查找到单链表中第%d元素为%c！\n",LocateIndex, LocateStatus->data);
// }
//查找用函数返回查找元素的位置
ElemType LocateElem;
printf("请输入想要查找元素：\n");
getchar(); //用于接收回车
scanf("%c",&LocateElem);
Status LocateIndex = LocateLinkListElem(list,LocateElem);
if (LocateIndex > 0) {
printf("从单链表中查找元素%c成功，它在单链表中的位置为第%d个！\n",LocateElem,LocateIndex);
} else {
printf("从单链表中查找元素%c失败！\n",LocateElem);
}
}
break;
case 5:{//删除
Status DeleteIndex;
printf("请输入想要删除元素的位置：\n");
scanf("%d",&DeleteIndex);
ElemType DeleteElem;
ElemType DeleteStatus = ListDelete(list,DeleteIndex,DeleteElem);
if (DeleteStatus=OK){
printf("删除单链表第%d个位置的元素成功，删除的元素为：%c。\n",DeleteIndex,DeleteElem);
}else{
printf("删除单链表第%d个位置的元素失败！\n",DeleteIndex);
}
}
break;
case 6:{//销毁
Status DestoryStatus = DestoryLinkList(list);
if (DestoryStatus == OK){
printf("单链表销毁成功！\n");
}else{
printf("单链表销毁失败！\n");
}
}
break;
case 7:{//清空
Status ClearStatus = ClearLinkList(list);
if (ClearStatus == OK){
printf("单链表清空成功！\n");
}else{
printf("单链表清空失败！\n");
}
}
break;
case 8:{//批量插入
int on;
printf("请输入想要插入的元素个数：\n");
scanf("%d", &on);
ElemType array[on];
for (int i = 1; i <= on; i++) {
getchar();
printf("向单链表第%d个位置插入元素为:", (i));
scanf("%c", &array[i]);
}
for (int i = 1; i <= on; i++){
Status InsertStatus = ListInsert(list,i,array[i]);
if (InsertStatus=OK){
printf("向单链表第%d个位置插入元素%c成功！\n",i,array[i]);
}else{
printf("向单链表第%d个位置插入元素%c失败！\n",i,array[i]);
}
}
}
break;
case 9:{//退出程序
temp=0;
// return 0;
}
break;
case 10:{//头插法创建单链表
// ElemType EnterElement='e';
// CreateList_H(list,EnterElement);
// printf("前插法插入%c元素成功！\n",EnterElement);
}
break;
case 11:{//尾插法创建单链表
// ElemType EnterElem='a';
// CreateList_R(list,EnterElem);
// printf("后插法插入%c元素成功！\n",EnterElem);
}
break;
default:
printf("输入错误，无此功能，请检查输入:\n");
}
}
}四、运行结果
?
?
文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_56814370/article/details/134979692
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