标签:指针成员 list eve bee 假设 IV 本地 tail 键值
一、单向链表的概念
单向链表是链表的一种,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,并且是由一个个结点组装起来的,因此又称为结点列表。其中每个结点都有指针成员变量指向列表中的下一个结点,head指针指向第一个结点称为表头,而终止于最后一个指向nuLL的指针。
结点的数据结构
typedef struct _LINK_NODE
{
int data;
struct _LINK_NODE* next;
}LINK_NODE;
各个结点连接在一起构成一个单向链表(示意图)
二、单向链表的优缺点
和普通的线性结构(如数组)相比,链表结构有以下特点:
(1)单个结点创建非常灵活,普通的线性内存通常在创建的时候就需要设定数据的大小
(2)结点的删除、插入非常方便,不需要像线性结构那样移动剩下的数据
(3)结点的访问方便,可以通过循环或者递归的方法访问到任意数据,但是平均的访问效率低于线性表
三、单向链表的基本操作
1、建立一个新的链表
LINK_NODE* create_node(int value)
{
LINK_NODE *pLinkNode = NULL;
pLinkNode = (LINK_NODE *)malloc(sizeof(LINK_NODE));
pLinkNode->data = value;
pLinkNode->next = NULL;
return pLinkNode;
}
2、增加一个结点(增加到末尾)
int _add_node(LINK_NODE** pNode, LINK_NODE* pDataNode)
{
if(NULL == *pNode) {
*pNode = pDataNode;
return TRUE;
}
return _add_node(&(*pNode)->next, pDataNode);
}
int add_node(const LINK_NODE** pNode, int value)
{
LINK_NODE *pDataNode;
if(NULL == *pNode) {
return FALSE;
}
pDataNode = create_node(value);
if(pDataNode == NULL) {
return FALSE;
}
return _add_node((LINK_NODE**)pNode, pDataNode);
}
3、删除一个结点
int _delete_node(LINK_NODE** pNode, int value)
{
LINK_NODE* pLinkNode;
if(NULL == (*pNode)->next) {
return FALSE;
}
pLinkNode = (*pNode)->next;
if(value == pLinkNode->data) {
(*pNode)->next = pLinkNode->next;
free(pLinkNode);
return TRUE;
} else {
return _delete_node(&(*pNode)->next, value);
}
}
int delete_node(LINK_NODE** pNode, int value)
{
LINK_NODE* pLinkNode;
if(NULL == pNode || NULL == *pNode) {
return FALSE;
}
if(value == (*pNode)->data) {
pLinkNode = *pNode;
*pNode = pLinkNode->next;
free(pLinkNode);
return TRUE;
}
return _delete_node(pNode, value);
}
4、查找结点
//查找结点,返回数据内容为value的结点地址,没有找到返回NULL
LINK_NODE* find_node(const LINK_NODE* pLinkNode, int value)
{
if(NULL == pLinkNode)
return NULL;
if(value == pLinkNode->data)
return (LINK_NODE*)pLinkNode;
return find_node(pLinkNode->next, value);
}
5、统计结点个数
int count_list(const LINK_NODE *pLinkNode)
{
if(NULL == pLinkNode) {
return 0;
}
return 1 + count_list(pLinkNode->next);
}
6、打印整个链表
void print_list(const LINK_NODE *pLinkNode)
{
if(pLinkNode) {
printf("%d\n", pLinkNode->data);
print_list(pLinkNode->next);
}
}
7、删除整个链表
void delete_list(LINK_NODE** pNode)
{
LINK_NODE** pNext;
if(NULL == pNode || NULL == *pNode) {
return ;
}
pNext = &(*pNode)->next;
free(*pNode);
delete_list(pNext);
}
8、链表逆转
链表逆转就是把链表的方向反过来,头指针变成尾指针,尾指针变成头指针,实现草图如下
a、逆转并生成新的链表(非递归方式)
//新建一条链表,新的链表是原来链表的逆转,使用while循环实现。
LINK_NODE *reverse_new_loop(LINK_NODE *head)
{
LINK_NODE *p1 = NULL, *p2;
while(head != NULL)
{
p2 = (LINK_NODE *) malloc(sizeof(LINK_NODE));
if(p1 == NULL) {
p2->next = NULL;
} else {
p2->next = p1;
}
p1 = p2;
p2->data = head->data;
head = head->next;
}
return p1;
}
b、逆转并生成新的链表(递归方式)
//新建一条链表,新的链表是原来链表的逆转,使用递归实现。
LINK_NODE *reverse_new_recursive(LINK_NODE *head, LINK_NODE *pre)
{
LINK_NODE *p = head->next;
LINK_NODE *new;
new = (LINK_NODE *) malloc(sizeof(LINK_NODE));
new->next = pre;
new->data = head->data;
if(p) {
return reverse_new_recursive(p, new);
} else {
return new;
}
}
c、原地逆转,不生成新链表(非递归方式)
//原地逆转,使用while循环实现。
LINK_NODE *reverse_local_loop(LINK_NODE *head)
{
LINK_NODE *p;
LINK_NODE *tmp;
if(NULL == head) {
return head;
}
p = head->next;
head->next = NULL;
while(NULL != p) {
tmp = p->next;
p->next = head;
head = p;
p = tmp;
}
return head;
}
d、原地逆转,不生成新链表(递归方式)
//原地逆转,使用递归实现。
LINK_NODE *reverse_local_recursive(LINK_NODE *head, LINK_NODE *pre)
{
LINK_NODE *p = head->next;
head->next = pre;
if(p) {
return reverse_local_recursive(p, head);
} else {
return head;
}
}
9、链表排序
a、选择排序
选择排序的基本思想就是反复从还未排好序的那些节点中,选出键值最小的节点, 依次重新组合成一个链表。可以通过以下三个步骤实现
(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)空链表中存放第一个进来的节点,并且让它在原链表中分离出来
(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
//选择排序,从小到大。
LINK_NODE *SelectSort(LINK_NODE *head)
{
LINK_NODE *first; /*排列后有序链的表头指针*/
LINK_NODE *tail; /*排列后有序链的表尾指针*/
LINK_NODE *premin; /*保留键值更小的节点的前驱节点的指针*/
LINK_NODE *min; /*存储最小节点*/
LINK_NODE *p; /*当前比较的节点*/
first = NULL;
while (head != NULL)
{
//在剩余的原链表中找出最小值
for (p = head, min = head; p->next != NULL; p = p->next) {
if (p->next->data < min->data) {
premin = p;
min = p->next;
}
}
//将找出来最小值放到新的链表
if (first == NULL) {
first = min;
tail = min;
} else {
tail->next = min;
tail = min;
}
//将找出来的最小值从原来的链表中脱离
if (min == head) {
head = head->next;
} else {
premin->next = min->next;
}
}
if (first != NULL) {
tail->next = NULL;
}
head = first;
return head;
}
b、插入排序
直接插入排序的基本思想就是假设链表的前面n-1个节点是已经按键值排好序的,对于节点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。可以通过以下两个步骤实现
(1)先在原链表中以第一个节点为一个有序链表,其余节点为待定节点
(2)从原链表中依次取结点,插入到有序链表的相应位置,使得有序链表仍然有序,直至原链表的结点全部取完,排序结束。
//插入排序,从小到大。
LINK_NODE *InsertSort(LINK_NODE *head)
{
LINK_NODE *first; /*为原链表剩下用于直接插入排序的节点头指针*/
LINK_NODE *t; /*临时指针变量:插入节点*/
LINK_NODE *p; /*临时指针变量*/
LINK_NODE *q; /*临时指针变量*/
first = head->next;
head->next = NULL;
while (first != NULL)
{
//找到要插入的位置,p是q的前驱。
for (t = first, q = head; ((q != NULL) && (q->data < t->data)); p = q, q = q->next);
//无序链表中的节点离开,以便它插入到有序链表中。
first = first->next;
if (q == head) {
head = t; //插在第一个节点之前
} else {
p->next = t;
}
t->next = q;
}
return head;
}
c、冒泡排序
冒泡排序的基本思想就是对当前还未排好序的范围内的全部节点,自上而下对相邻的两个节点依次进行比较和调整,让键值较大的节点往下沉,键值较小的往上冒。即:每当两相邻的节点比较后发现它们的排序与排序要求相反时,就将它们互换。
//冒泡排序,从小到大。
LINK_NODE *BubbleSort(LINK_NODE *head)
{
LINK_NODE *endpt; /*控制循环比较*/
LINK_NODE *p; /*临时指针变量*/
LINK_NODE *p1;
LINK_NODE *p2;
p1 = (LINK_NODE *)malloc(sizeof(LINK_NODE));
p1->next = head;
head = p1;
for (endpt = NULL; endpt != head; endpt = p) {
for (p = p1 = head; p1->next->next != endpt; p1 = p1->next) {
if (p1->next->data > p1->next->next->data) {
p2 = p1->next->next;
p1->next->next = p2->next;
p2->next = p1->next;
p1->next = p2;
p = p1->next->next;
}
}
}
p1 = head;
head = head->next;
free(p1);
p1 = NULL;
return head;
}
四、单向链表运用示例
将链表的基本操作统一放在一个文件single_linkedlist.c里面,然后在single_linkedlist.h文件里面声明,这样调用起来比较方便。下面贴出各个文件的代码,方面下次快速使用。
single_linkedlist.c文件代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "single_linkedlist.h"
//创建一个结点
LINK_NODE* create_node(int value)
{
LINK_NODE *pLinkNode = NULL;
pLinkNode = (LINK_NODE *)malloc(sizeof(LINK_NODE));
pLinkNode->data = value;
pLinkNode->next = NULL;
return pLinkNode;
}
//使用递归的方法,在链表的末尾加上一个新的结点
int _add_node(LINK_NODE** pNode, LINK_NODE* pDataNode)
{
if(NULL == *pNode) {
*pNode = pDataNode;
return TRUE;
}
return _add_node(&(*pNode)->next, pDataNode);
}
int add_node(const LINK_NODE** pNode, int value)
{
LINK_NODE *pDataNode;
if(NULL == *pNode) {
return FALSE;
}
pDataNode = create_node(value);
if(pDataNode == NULL) {
return FALSE;
}
return _add_node((LINK_NODE**)pNode, pDataNode);
}
//使用递归的方法,删除数据内容为value的结点
int _delete_node(LINK_NODE** pNode, int value)
{
LINK_NODE* pLinkNode;
if(NULL == (*pNode)->next) {
return FALSE;
}
pLinkNode = (*pNode)->next;
if(value == pLinkNode->data) {
(*pNode)->next = pLinkNode->next;
free(pLinkNode);
return TRUE;
} else {
return _delete_node(&(*pNode)->next, value);
}
}
int delete_node(LINK_NODE** pNode, int value)
{
LINK_NODE* pLinkNode;
if(NULL == pNode || NULL == *pNode) {
return FALSE;
}
if(value == (*pNode)->data) {
pLinkNode = *pNode;
*pNode = pLinkNode->next;
free(pLinkNode);
return TRUE;
}
return _delete_node(pNode, value);
}
//查找结点,返回数据内容为value的结点地址,没有找到返回NULL.
LINK_NODE* find_node(const LINK_NODE* pLinkNode, int value)
{
if(NULL == pLinkNode)
return NULL;
if(value == pLinkNode->data)
return (LINK_NODE*)pLinkNode;
return find_node(pLinkNode->next, value);
}
//把从pLinkNode结点开始到链表结束的结点个数统计出来
//一般pLinkNode链表头
int count_list(const LINK_NODE *pLinkNode)
{
if(NULL == pLinkNode) {
return 0;
}
return 1 + count_list(pLinkNode->next);
}
//把从pLinkNode结点开始到链表结束的数据全部打印出来
//一般pLinkNode为链表头
void print_list(const LINK_NODE *pLinkNode)
{
if(pLinkNode) {
printf("%d\n", pLinkNode->data);
print_list(pLinkNode->next);
}
}
//删除整个链表,pNode为链表头。
void delete_list(LINK_NODE** pNode)
{
LINK_NODE** pNext;
if(NULL == pNode || NULL == *pNode) {
return ;
}
pNext = &(*pNode)->next;
free(*pNode);
delete_list(pNext);
}
//新建一条链表,新的链表是原来链表的逆转,使用while循环实现。
LINK_NODE *reverse_new_loop(LINK_NODE *head)
{
LINK_NODE *p1 = NULL, *p2;
while(head != NULL)
{
p2 = (LINK_NODE *) malloc(sizeof(LINK_NODE));
if(p1 == NULL) {
p2->next = NULL;
} else {
p2->next = p1;
}
p1 = p2;
p2->data = head->data;
head = head->next;
}
return p1;
}
//新建一条链表,新的链表是原来链表的逆转,使用递归实现。
LINK_NODE *reverse_new_recursive(LINK_NODE *head, LINK_NODE *pre)
{
LINK_NODE *p = head->next;
LINK_NODE *new;
new = (LINK_NODE *) malloc(sizeof(LINK_NODE));
new->next = pre;
new->data = head->data;
if(p) {
return reverse_new_recursive(p, new);
} else {
return new;
}
}
//原地逆转,使用while循环实现。
LINK_NODE *reverse_local_loop(LINK_NODE *head)
{
LINK_NODE *p;
LINK_NODE *tmp;
if(NULL == head) {
return head;
}
p = head->next;
head->next = NULL;
while(NULL != p) {
tmp = p->next;
p->next = head;
head = p;
p = tmp;
}
return head;
}
//原地逆转,使用递归实现。
LINK_NODE *reverse_local_recursive(LINK_NODE *head, LINK_NODE *pre)
{
LINK_NODE *p = head->next;
head->next = pre;
if(p) {
return reverse_local_recursive(p, head);
} else {
return head;
}
}
//选择排序,从小到大。
LINK_NODE *SelectSort(LINK_NODE *head)
{
LINK_NODE *first; /*排列后有序链的表头指针*/
LINK_NODE *tail; /*排列后有序链的表尾指针*/
LINK_NODE *premin; /*保留键值更小的节点的前驱节点的指针*/
LINK_NODE *min; /*存储最小节点*/
LINK_NODE *p; /*当前比较的节点*/
first = NULL;
while (head != NULL)
{
//在剩余的原链表中找出最小值
for (p = head, min = head; p->next != NULL; p = p->next) {
if (p->next->data < min->data) {
premin = p;
min = p->next;
}
}
//将找出来最小值放到新的链表
if (first == NULL) {
first = min;
tail = min;
} else {
tail->next = min;
tail = min;
}
//将找出来的最小值从原来的链表中脱离
if (min == head) {
head = head->next;
} else {
premin->next = min->next;
}
}
if (first != NULL) {
tail->next = NULL;
}
head = first;
return head;
}
//插入排序,从小到大。
LINK_NODE *InsertSort(LINK_NODE *head)
{
LINK_NODE *first; /*为原链表剩下用于直接插入排序的节点头指针*/
LINK_NODE *t; /*临时指针变量:插入节点*/
LINK_NODE *p; /*临时指针变量*/
LINK_NODE *q; /*临时指针变量*/
first = head->next;
head->next = NULL;
while (first != NULL)
{
//找到要插入的位置,p是q的前驱。
for (t = first, q = head; ((q != NULL) && (q->data < t->data)); p = q, q = q->next);
//无序链表中的节点离开,以便它插入到有序链表中。
first = first->next;
if (q == head) {
head = t; //插在第一个节点之前
} else {
p->next = t;
}
t->next = q;
}
return head;
}
//冒泡排序,从小到大。
LINK_NODE *BubbleSort(LINK_NODE *head)
{
LINK_NODE *endpt; /*控制循环比较*/
LINK_NODE *p; /*临时指针变量*/
LINK_NODE *p1;
LINK_NODE *p2;
p1 = (LINK_NODE *)malloc(sizeof(LINK_NODE));
p1->next = head;
head = p1;
for (endpt = NULL; endpt != head; endpt = p) {
for (p = p1 = head; p1->next->next != endpt; p1 = p1->next) {
if (p1->next->data > p1->next->next->data) {
p2 = p1->next->next;
p1->next->next = p2->next;
p2->next = p1->next;
p1->next = p2;
p = p1->next->next;
}
}
}
p1 = head;
head = head->next;
free(p1);
p1 = NULL;
return head;
}
single_linkedlist.h文件代码
#ifndef _SINGLE_LINKEDLIST_H_
#define _SINGLE_LINKEDLIST_H_
#define TRUE 1
#define FALSE 0
//定义结点数据结构
typedef struct _LINK_NODE
{
int data;
struct _LINK_NODE* next;
}LINK_NODE;
//创建一个结点
LINK_NODE* create_node(int value);
//删除整个链表,pNode为链表头。
void delete_list(LINK_NODE** pNode);
//使用递归的方法,在链表的末尾加上一个新的结点
int add_node(const LINK_NODE** pNode, int value);
//使用递归的方法,删除数据内容为value的结点
int delete_node(LINK_NODE** pNode, int value);
//查找结点,返回数据内容为value的结点地址,没有找到返回NULL
LINK_NODE* find_node(const LINK_NODE* pLinkNode, int value);
//把从pLinkNode结点开始到链表结束的结点个数统计出来
//一般pLinkNode链表头
int count_list(const LINK_NODE *pLinkNode);
//把从pLinkNode结点开始到链表结束的数据全部打印出来
//一般pLinkNode为链表头
void print_list(const LINK_NODE *pLinkNode);
//新建一条链表,新的链表是原来链表的逆转,使用while循环实现。
LINK_NODE *reverse_new_loop(LINK_NODE *head);
//新建一条链表,新的链表是原来链表的逆转,使用递归实现。
LINK_NODE *reverse_new_recursive(LINK_NODE *head, LINK_NODE *pre);
//原地逆转,使用while循环实现。
LINK_NODE *reverse_local_loop(LINK_NODE *head);
//原地逆转,使用递归实现。
LINK_NODE *reverse_local_recursive(LINK_NODE *head, LINK_NODE *pre);
//选择排序,从小到大。
LINK_NODE *SelectSort(LINK_NODE *head);
//插入排序,从小到大。
LINK_NODE *InsertSort(LINK_NODE *head);
//冒泡排序,从小到大。
LINK_NODE *BubbleSort(LINK_NODE *head);
#endif
main.c文件代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "single_linkedlist.h"
int main(int argc, char **argv)
{
LINK_NODE *head;
LINK_NODE *reverse1, *reverse2;
head = create_node(1);
add_node((const LINK_NODE **)&head, 5);
add_node((const LINK_NODE **)&head, 2);
add_node((const LINK_NODE **)&head, 4);
add_node((const LINK_NODE **)&head, 3);
printf("=======原始链表head\n");
print_list(head);
//逆转生成一个新的链表,循环实现
reverse1 = reverse_new_loop(head);
printf("=======head逆转成的链表reverse1\n");
print_list(reverse1);
//逆转生成一个新的链表,递归实现
reverse2 = reverse_new_recursive(head, NULL);
printf("=======head逆转成的链表reverse2\n");
print_list(reverse2);
//本地逆转,循环实现
reverse1 = reverse_local_loop(reverse1);
printf("=======reverse1本地逆转成的链表reverse1\n");
print_list(reverse1);
//本地逆转,递归实现
reverse2 = reverse_local_loop(reverse2);
printf("=======reverse2本地逆转成的链表reverse2\n");
print_list(reverse2);
//选择排序
head = SelectSort(head);
printf("=======head选择排序后的链表\n");
print_list(head);
//插入排序
reverse1 = InsertSort(reverse1);
printf("=======reverse1插入排序后的链表\n");
print_list(reverse1);
//冒泡排序
reverse2 = BubbleSort(reverse2);
printf("=======reverse2冒泡排序后的链表\n");
print_list(reverse2);
delete_list(&head);
delete_list(&reverse1);
delete_list(&reverse2);
return 0;
}
Makefile文件代码
标签:指针成员 list eve bee 假设 IV 本地 tail 键值
原文地址:https://www.cnblogs.com/oneway1990/p/9202572.html