數據結構-單鏈表-結構體定義

單鏈表，用於存儲邏輯關系為 "一對一" 的數據，與順序表不同，鏈表不限制數據的物理存儲狀態，換句話說，使用鏈表存儲的數據元素，其物理存儲位置是隨機的。

結點在存儲器中的位置是任意的，即邏輯上相鄰的數據元素在物理上不一定相鄰。

例如｛1,2,3｝：

　　

線性表的鏈式表示又稱為非順序映像或鏈式映像。

各結點由兩個域組成： 

　　數據域：存儲元素數值數據

　　指針域：存儲直接后繼結點的存儲位置　　

　　　　

頭指針是指向鏈表中第一個結點的指針

首元結點是指鏈表中存儲第一個數據元素a1的結點

頭結點是在鏈表的首元結點之前附設的一個結點；數據域內只放空表標志和表長等信息

如何表示空表？

答：有頭結點時，當頭結點的指針域為空時表示空表

在鏈表中設置頭結點有什么好處？

答：⒈便於首元結點的處理

　　　　首元結點的地址保存在頭結點的指針域中,所以在鏈表的第一個位置上的操作和其它位置一致，無須進行特殊處理;

　　⒉便於空表和非空表的統一處理

　　　　無論鏈表是否為空，頭指針都是指向頭結點的非空指針，因此空表和非空表的處理也就統一了。

頭結點的數據域內裝的是什么？

答：頭結點的數據域可以為空，也可存放線性表長度等附加信息，但此結點不能計入鏈表長度值。

鏈表（鏈式存儲結構）的特點：

1）結點在存儲器中的位置是任意的，即邏輯上相鄰的數據元素在物理上不一定相鄰

2）訪問時只能通過頭指針進入鏈表，並通過每個結點的指針域向后掃描其余結點，所以尋找第一個結點和最后一個結點所花費的時間不等

這種存取元素的方法被稱為順序存取法

鏈表的優缺點：

優點：數據元素的個數可以自由擴充

　　　插入、刪除等操作不必移動數據，只需修改鏈接指針，修改效率較高鏈表的優缺點

缺點：存儲密度小

　　　存取效率不高，必須采用順序存取，即存取數據元素時，只能按鏈表的順序進行訪問（順藤摸瓜）

單鏈表是由表頭唯一確定，因此單鏈表可以用頭指針的名字來命名

若頭指針名是L，則把鏈表稱為表L

用c++描述的單鏈表大致可以分兩種，一種用結構體定義，一種用類定義；

鏈表也可以分為頭插法和尾插法

頭插法

生成新結點
將讀入數據存放到新結點的數據域中
將該新結點插入到鏈表的前端

#include<iostream>
using namespace std;

typedef struct SingLinkList {
    int data;                  //數據域
    struct SingLinkList *next; //指針域
}SLL,*Slist; //相當於struct SingLinkList，*Slist相當於struct SingLinkList *

//新建鏈表，確認鏈表的長度
void New_LinkList(Slist L,int n)  //Slist L相當於struct SingLinkList * L
{
    int i;
    int v;
    Slist p;
    L->next = NULL;      
    
    //這是用前插法創建鏈表，此時就不需要使用尾結點了
    //所以遍歷的結果是與輸入值的順序是相反的
    for (int i = n; i > 0; i--)
    {
        p = (Slist)malloc(sizeof(SLL));
        cin >> v;
        p->data = v;
        p->next = L->next;  //p的指針域指向L的指針域，即p指向空，
        L->next = p;        //但是此時只有p這個結點，還需要頭結點指向p
                            //此時頭結點指向p,而p指針域指向最后，
                      //可以認為p是尾結點,它的指針域自然要指向空了。
         //然后你需要幾個結點就繼續按照原來的一直干下去。記住這是前插法。
        //單鏈表的結點不像數組可以通過下標找到，它得從頭開始找。
        //每個節點都與上一個結點相連沒有名字是地址傳地址
    }
}

// 獲取鏈表中指定位置的數據元素
int GetElem_LinkList( Slist L, int i, int *e)
{
    Slist p;
    p = L->next;
    int j = 1;

    while (p && j < i)
    {
        p = p->next;
        ++j;
    }

    if (!p || j > i)
    {
        return 0;
    }

    *e = p->data;
    return 1;
}

// 在鏈表中指定位置插入數據
int Isert_LinkList(Slist L, int i, int* e)
{
    Slist p, s;
    p = L;
    int j = 0;

    while (p && j < i - 1)
    {
        p = p->next;
        ++j;
    }

    if (!p || j > i - 1)
    {
        return 0;
    }

    s = (Slist)malloc(sizeof(SLL));
    s->data = *e;
    s->next = p->next;
    p->next = s;

    return 1;
}

// 刪除鏈表中指定數據元素
int Delete_LinkList(Slist L, int i, int* e)
{
    Slist p, q;
    p = L;
    int j = 0;

    while (p->next && j < i - 1)
    {
        p = p->next;
        ++j;
    }

    if (!(p->next) || j > i - 1)
    {
        return 0;
    }


    q = p->next;
    p->next = q->next;
    *e = q->data;

    free(q);
    return 1;
}

// 顯示鏈表元素的內容
int Print_LinkList(Slist L, char* s)
{
    Slist p;
    
    p = L->next;
    if (p == NULL)
    {
        cout << "該鏈表為空！" << endl;
        return 0;
    }

    while (p != NULL)
    {
        cout << p->data << " ";
        p = p->next;
    }
    cout << endl;
    return 1;
}

int main()
{
    // 創建並初始化鏈表
    SLL L;
    cout << "請輸入五個節點的數據" << endl;
    New_LinkList(&L, 5);
    Print_LinkList(&L, (char*)"初始化鏈表：");

    int s, v;

    // 插入數據
    cout << "請輸入數據插入的位置和值：";
    cin >> s >> v;
    Isert_LinkList(&L, s, &v);
    Print_LinkList(&L, (char*)"插入后的節點數：");


    // 查詢數據
    cout << "請輸入數據查詢的位置：";
    cin >> s;
    GetElem_LinkList(&L, s, &v);
    cout << "第" << s << "個數據是：" << v << endl;

    // 刪除出數據
    cout << "請輸入數據刪除的位置：";
    cin >> s;
    if (Delete_LinkList(&L, s, &v))
    {
        cout << "數據刪除成功，你所刪除的數據是:" << v << endl;
    }
    else
    {
        cout << "數據刪除失敗!" << endl;
    }
    Print_LinkList(&L, (char*)"刪除后的鏈表：");


    return 0;
}

 尾插法

從一個空表L開始，將新結點逐個插入到鏈表的尾部，尾指針r指向鏈表的尾結點。
初始時，r同L均指向頭結點。每讀入一個數據元素則申請一個新結點，將新結點插入到尾結點后，r指向新結點。

 

#include <iostream>
using namespace std;

#define ERROR   0
#define OK      1


// 鏈表節點的結構體
typedef struct LNode
{
    int data;            // 數據域
    struct LNode* next;    // 指針域
}SLL , * SLNode;


// 新建鏈表，確認鏈表的長度
void New_LinkList(SLNode L, int n)
{
    int i;
    int v;

    SLNode p,r;        // 新建單鏈表
    L->next = NULL;
    r = L;          //尾指針r指向頭節點

    //鏈表的尾插法
    for (int i = n; i > 0; i--)
    {
        p = (SLNode)malloc(sizeof(SLL));  //生成新結點
        cin >> v;
        p->data = v;                  //輸入元素值
        p->next = NULL; r->next = p;  //插入到表尾
        r = p;                        //r指向新的尾結點
        //插入的結點p是尾結點，所以要使r指向p，才能讓再次插入的
        //結點順利執行第31行。
    }
}


// 獲取鏈表中指定位置的數據元素
int GetElem_LinkList(SLNode L, int i, int *e)
{
    SLNode p;
    p = L->next;
    int j = 1;

    while (p && j < i)
    {
        p = p->next;
        ++j;
    }

    if (!p || j > i)
    {
        return ERROR;
    }

    *e = p->data;
    return OK;
}


// 在鏈表中指定位置插入數據
int Isert_LinkList(SLNode L, int i, int* e)
{
    SLNode p, s;
    p = L;
    int j = 0;

    while (p && j < i - 1)
    {
        p = p->next;
        ++j;
    }

    if (!p || j > i - 1)
    {
        return ERROR;
    }

    s = (SLNode)malloc(sizeof(SLL));
    s->data = *e;
    s->next = p->next;
    p->next = s;

    return OK;
}


// 刪除鏈表中制定數據元素
int Delete_LinkList(SLNode L, int i, int* e)
{
    SLNode p, q;
    p = L;
    int j = 0;

    while (p->next && j < i - 1)
    {
        p = p->next;
        ++j;
    }

    if (!(p->next) || j > i - 1)
    {
        return ERROR;
    }


    q = p->next;
    p->next = q->next;
    *e = q->data;

    free(q);
    return OK;
}


// 顯示鏈表元素的內容
int Print_LinkList(SLNode L, char* s)
{
    SLNode p;

    p = L->next;
    if (p == NULL)
    {
        cout << "該鏈表為空！" << endl;
        return ERROR;
    }

    while (p != NULL)
    {
        cout << p->data << " ";
        p = p->next;
    }
    cout << endl;
    return OK;
}


int main()
{
    // 創建並初始化鏈表
    struct LNode L;
    cout << "請輸入五個節點的數據" << endl;
    New_LinkList(&L, 5);
    Print_LinkList(&L, (char*)"初始化鏈表：");

    int s, v;

    // 插入數據
    cout << "請輸入數據插入的位置和值：";
    cin >> s >> v;
    Isert_LinkList(&L, s, &v);
    Print_LinkList(&L, (char*)"插入后的節點數：");


    // 查詢數據
    cout << "請輸入數據查詢的位置：";
    cin >> s;
    GetElem_LinkList(&L, s, &v);
    cout << "第" << s << "個數據是：" << v << endl;

    // 刪除出數據
    cout << "請輸入數據刪除的位置：";
    cin >> s;
    if (Delete_LinkList(&L, s, &v))
    {
        cout << "數據刪除成功，你所刪除的數據是:" << v << endl;
    }
    else
    {
        cout << "數據刪除失敗!" << endl;
    }
    Print_LinkList(&L, (char*)"刪除后的鏈表：");


    return 0;
}