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1.2.1-2部分数据结构的说明02_链表

news 2025/1/8 10:45:34

（1）链表数据结构：

概念：

将列表中相互连接的节点不连续的存储在内存中。与数据不同，我们无法再恒定时间内访问任何元组，如果遍历所有则花费时间与元素总数n成正比。插入和删除1个元素的时间复杂度都是O(n)。链表中每个块成为一个节点，每个节点有两个字段，一个存储数据，另一个存储下一个节点的地址(链接字段)。

特点：

(1) 每个节点由2个字段构成，1个存储数据，另1个存储下一个节点的地址。

(2) 下一个节点的名称与上一个节点的link一致。

(3)存整数型的数组(array)占4字节，而链表因存储地址故所需8字节。对于大量数据，链表比数组所需的内存要小，原因是数组要预留很多空的内存空间。

（2）C语言中表述

（1）逻辑代码——插入第1个节点

typedef struct Node {int data;        // 用于存储数据struct Node* link;   // 指向下一个节点的指针，仅仅是指针，不包含数据
} Node;//(1) 创建指针
Node* A;  //声明指向节点的指针 A
A = NULL; //最初列表为空，指针 A 不指向任何位置//(2) 插入节点。用malloc函数创建内存块，参数是内存块所需字节数
Node* temp = (Node*)malloc(sizeof(Node));
//说明：malloc返回void指针，该指针为我们提供分配的内存块地址
//说明：我们把它保存在名为temp的变量里，最后需要类型转换(由于返回void指针)//(4) 把数据写入该节点，并调整链接。#if 0
(*temp).data = 2;
//说明：向 A 写入地址，以及调整新创建节点的链接字段。为此必须解引用指针(也就是刚创建的变量temp)。
//说明：变量前加"*"可解引用并可以修改地址的值(也就是内容)。
(*temp).link = NULL;
//说明：我们这个临时变量temp指向这个节点，此时这个节点是第一个也是最后一个节点，所以链接不是是NULL#else
temp->data = 2;
temp->link = NULL;
#endifA = temp;
//说明：把新创建节点的地址写入 A 
//说明：temp事实用来暂时存储节点地址，一旦链接调整完成，temp就可用于其他目的
//A和temp都是指针，都是指向malloc分配的这个内存地址，只是temp是临时变量。

（2）逻辑代码——遍历后再链表最后插入第1个节点

typedef struct Node {int data;       struct Node* link;  
} Node;//(1) 创建指针
Node* A;  
A = NULL; //(2) 构建第1个节点，并写入数据和地址
Node* temp = (Node*)malloc(sizeof(Node));
temp->data = 2;
temp->link = NULL;//(3)把新节点的地址写入原本为NULL的此前尾节点的link
A = temp;//(4)遍历节点地址后，插入新节点
Node* temp1 = A;
while(temp1->link != NULL){ //用最后一个节点地址为空，作为判断temp1 = temp1->link;
}//(5)创建新节点，并在新节点内写入数据
Node* newtemp = (Node*)malloc(sizeof(Node));
newtemp->link = NULL;
newtemp->data = 3;//(6)把新节点的地址写入原本为NULL的此前尾节点的link
temp1->link = newtemp;

（3）逻辑代码——从头部开始插节点

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>typedef struct Node{int data;struct Node* next;
}Node;struct Node* head;  //声明Node*类型的一个结构体指针为headvoid Insert(int x){Node* temp = (Node*)malloc(sizeof(Node)); //分配一个新内存，并把地址赋给temptemp->data = x; //解指针后改写在结构内data//以下两行的数据不能错，一定是先连接后面的节点，然后才是前面的节点temp->next = head; //就是把原本头节点的地址先写入解指针*temp的next里head = temp; //把新的头节点地址赋值给head（这条把2种可能性都考虑:1. head != NULL，2. head ==NULL）
}void Print(){Node* temp = head;printf("List is: ");while(temp != NULL){printf(" %d", temp->data);  //遍历地址temp = temp->next;          //输出数据}printf("\n");
}int main(){head = NULL;printf("How many number?\n");int n, i, x;scanf("%d", &n);for(i = 0; i < n; i++){printf("Enter the number");scanf("%d", &x);Insert(x);Print();}
}

（4）逻辑代码——从任意位置插入节点（旧地址先传递，新地址后连接）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>typedef struct Node{int data;struct Node* next;
}Node;
struct Node* head;void Insert(int data, int n){Node* temp1 = (Node*)malloc(sizeof(struct Node));temp1->data = data;temp1->next = NULL;if(n == 1){temp1->next = head;head = temp1;return;}Node* temp2 = head;for(int i = 0; i< n-2;i++){temp2 = temp2->next;}temp1->next = temp2->next;temp2->next = temp1;
}
void Print(){Node* temp = head;while(temp != NULL){printf("%d ", temp->data);temp = temp->next;}printf("\n");
}int main(){head = NULL;Insert(2,1); //List: 2Insert(3,2); //List: 2,3Insert(4,1); //List: 4,2,3Insert(5,2); //List: 4,5,2,3Print();
}

（3）备注：

（1）int *p = &a的含义就是 p存储了 &a，然后p的类型是 int*

（2）每次函数执行完成时，所有局部变量都会从栈内存释放。

（5）逻辑代码——从任意位置删除节点（到n-2跳到n）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>typedef struct Node{int data;struct Node* next;
}Node;
struct Node* head; //globalvoid Insert(int data)
{Node* temp = (Node*)malloc(sizeof(Node)); //分配一个新内存，并把地址赋给temptemp->data = data; //解指针后改写在结构内data//以下两行的数据不能错，一定是先连接后面的节点，然后才是前面的节点temp->next = head; //就是把原本头节点的地址先写入解指针*temp的next里head = temp; //把新的头节点地址赋值给head（这条把2种可能性都考虑:1. head != NULL，2. head ==NULL）
}void Print(){Node* temp = head;printf("List is: ");while(temp != NULL){printf(" %d", temp->data);  //遍历地址temp = temp->next;          //输出数据}printf("\n");}void Delete(int n)//Delete node at position n
{struct Node* temp1 = head;if(n == 1){head = temp1->next;free(temp1);return; //防止进行下面的}int i;for (i = 0; i< n-2; i++){temp1 = temp1->next;}struct Node* temp2 = temp1->next;temp1->next = temp2->next;free(temp2);
}int main(){head = NULL;Insert(2);Insert(4);Insert(6);Insert(5);//List: 2,4,6,5Print();int n;printf("Enter a position");scanf("%d", &n);Delete(n);Print();
}