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带头节点的单链表的插入操作

时间:2016-09-25 14:26:47      阅读:166      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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1.偶然看到了十字链表的应用,想到之前在《数据结构与算法分析》的链表一章中,需要用多重表实现一个简单的查询功能。功能需求如下:

 “已知 学生 和 学校课程 总数 分别为 40000 和 2500,现在需要得到两份报告,一份显示每门课成注册的所有学生信息,

 一份显示每个学生注册了哪些课程。”

 显然可以用一个 40000 * 2500 个元素的二维数组来解决,但是每个学生选课数目很少,因此会浪费很多空间。因此选择十字链表来实现。

 既然是链表,那么肯定要有插入操作,于是便有了本文。算是对功能实现前的铺垫。

2.本文会介绍两种带头节点的插入操作,说是两种,其实后一种只是前一种的优化,觉得不错,分享给大家。

 根据代码分析:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

typedef int Elem;
    
struct LNode
{    
    Elem elem;
    struct LNode *next; 
};    

static void*
MALLOC(int num, size_t size)
{
    void *new = calloc(num, size);
    if (new == NULL)
    {
        fprintf(stderr, "malloc failed: [%d]\n", (int)size);
        exit(1);
    }

    return new;
}    

void
print_link(struct LNode *head)
{
    struct LNode *cur = head;

    while(cur)
    {
        printf("%d -> ", cur->elem);
        cur = cur->next;
    }

    printf("end\n");
}

void
insert_link_m1 (struct LNode **head, Elem e) //普通插入
{
    struct LNode *cur, *prev, *new;
    cur = *head;
    prev = NULL;

    while(cur != NULL && cur->elem < e)
    {
        prev = cur;
        cur = cur->next;
    }

    new = (struct LNode *)MALLOC(1, sizeof(*new));
    new->elem = e;

    //insert
    if (prev == NULL)
    {
        *head = new;
    }
    else
    {
        prev->next = new;
    }

    new->next = cur;
}

void
insert_link_m2 (struct LNode **head, Elem e)  //优化后插入
{
    struct LNode *cur, *new;

    while((cur = *head) != NULL && cur->elem < e)
    {
        head = &cur->next;
    }

    new = (struct LNode *)MALLOC(1, sizeof(*new));
    new->elem = e;

    new->next = cur;
    *head = new;
}

void
delete_link(struct LNode *head)
{
    struct LNode *cur, *prev;
    cur = head;
    prev = NULL;

    while(cur != NULL)
    {
        prev = cur;
        cur = cur->next;

        free(prev);
        memset(prev, 0, sizeof(*prev));
    }
}    

void
create_link(struct LNode **head)
{    
    struct LNode *cur, *new;
    Elem e;

    cur = *head;

    while(scanf("%d", &e) == 1)
    {
        new = (struct LNode *)MALLOC(1, sizeof(*new));
        new->elem = e;

        if(cur == NULL)
        {
            *head = new;
            cur = new;
        }
        else
        {
            cur->next = new;
            cur = new;
        }
    }
}    

void
create_ordered_link(struct LNode **head, void (*insert_link) (struct LNode **head, Elem e))
{
    struct LNode *cur, *new;
    Elem e;

    cur = *head;

    while(scanf("%d", &e) == 1)
    {
        insert_link(head, e);
    }
}

int    
main(int argc, char *argv[])
{    
    struct LNode *head = NULL;
    printf("enter link nums:\n");
    create_link(&head);
    print_link(head);
    delete_link(head);

    printf("\n-----------------------------\n");
    printf("enter link nums:\n");
    head = NULL;
    create_ordered_link(&head, insert_link_m1);
    print_link(head);
    delete_link(head);

    printf("\n-----------------------------\n");
    printf("enter link nums:\n");
    head = NULL;
    create_ordered_link(&head, insert_link_m2);
    print_link(head);
    delete_link(head);

    return 0;
}    

 

 1)先来区分一下头节点和首节点:

  首节点:链表中第一个存放 Elem元素 的节点。

  头节点:指向这个首节点的一个指针,给节点不存放Elem元素

技术分享

 2)带头节点的普通插入:

  看 void insert_link_m1 (struct LNode **head, Elem e ) 参数 **head,为指向头节点的指针,

  因为刚开始head指向NULL(main里边的初始化),我们要用这个head为头节点创建单链表,自然要改变head指向的值,

  因此要传进来 &head .接下来:

  struct LNode *cur, *prev, *new;

  cur = *head;

  prev = NULL;

  *head是head指针里的地址值,而head里的地址值就是首节点的位置,因此,cur = *head便是让cur指向首节点,

  再将 prev置为NULL,这个操作很关键,因为prev是否为NULL,用来当作要插入的位置是否位于首节点之前,即待插入的

  节点是否是新的首节点。

  好了接下来就是遍历链表找到新节点的插入位置:

  while(cur != NULL && cur->elem < e)

  { prev = cur; cur = cur->next; }

  new = (struct LNode *)MALLOC(1, sizeof(*new));

  new->elem = e;

  接下来是插入操作:

  if (prev == NULL)

  { *head = new; }

   else

  { prev->next = new; }

  new->next = cur;

  prev指向当前节点的前一个节点,如果插入的不是链表的首节点的位置,自然便有 prev->next = new; new->next = cur;

  但是若链表为空,或者待插入的位置为首节点的位置,那么此时 prev = NULL。不能按上边那样操作,需要单独处理。

   因此用prev是否等于NULL,便成了判断的标识。 *head = new; new->next = cur;

 3)带头节点的优化插入:

  优化插入其实是思路上的优化,优化针对的地方便是是否能在真正执行插入的地方,不用区分是否插入的地方是首节点的位置。

  即直接执行插入操作 new->next = cur; *head = new; 这里*head是存放new的地址的地方,也即指向new的箭头尾部的地方。

  

  我们可以看到,要想成功执行一次链表的插入操作 只需要 一个指向新节点new的指针x(*head或->next) 和一个指向当前节点的cur指针(->next)。 

  在普通的插入操作中 x可以是头节点指针(当新节点需要插入到头节点后边时),x也可以是 prev->next 当新节点不需要插入到头节点后边时。

  于是我们可以用一个LNode ** 类型的指针N,它既可以存 放头节点的地址,又可以存放 其它节点中->next成员的地址。即可以存放 &x

  当需要执行真正的插入操作的时候可以有 *N = new; new = cur;

   因为N中存放着头节点的地址,或->next成员的地址,当对其进行解引用*N时便是 相当于 *head = new 或 prev-next = new;

   根据这个思路便有了优化插入的代码:

void
insert_link_m2 (struct LNode **head, Elem e)  //优化后插入
{
    struct LNode *cur, *new;

    while((cur = *head) != NULL && cur->elem < e)
    {
        head = &cur->next;
    }

    new = (struct LNode *)MALLOC(1, sizeof(*new));
    new->elem = e;

    new->next = cur;
    *head = new;
}

   (1)while第一次操作时cur是指向首节点,头节点指向cur,head中存放头节点的地址。倘若条件不满足直接跳出循环,便有new->next = cur; *head = new;

   head存放了头节点的地址, *head作为左值的时候,*head = new;便使得头节点指向了new。

   (2)若条件不满足时,及插入位置不是头节点后边,便执行 head = &cur->next;然后 cur = *head; 此时 head存放cur->next的地址,而cur = *head,便将cur->next的值,即下一个节点的地址赋值给cur,

    倘若此时跳出循环, head中存放了此时cur的前一个节点中(next)成员的地址,cur指向当前位置,于是执行 new->next = cur; *head = new后,便自动完成了链接.

   这样一个技巧便省去了判断prev == NULL的步骤。

  

    参考文献:《c与指针》第十二章。

    思路就是这样,难免表述不清,结合代码,画画图便知,欢迎指正与指点。

  

  

  

  

 

带头节点的单链表的插入操作

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原文地址:http://www.cnblogs.com/newbeeyu/p/5905799.html

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