[c++] 链表各类操作详解
链表概述
链表是一种常见的重要的数据结构。它是动态地进行存储分配的一种结构。它可以根据需要开辟内存单元。链表有一个“头指针”变量，以head表示，它存放一个地址。该地址指向一个元素。链表中每一个元素称为“结点”，每个结点都应包括两个部分：一为用户需要用的实际数据，二为下一个结点的地址。因此，head指向第一个元素：第一个元素又指向第二个元素；……，直到最后一个元素，该元素不再指向其它元素，它称为“表尾”，它的地址部分放一个“NULL”（表示“空地址”），链表到此结束。链表的各类操作包括：学习单向链表的创建、删除、插入（无序、有序）、输出、排序（选择、插入、冒泡）、反序等等。
创建n个节点的链表
#include "stdlib.h"
#include "stdio.h"
#define NULL 0
#define LEN sizeof(struct student)
struct student
{
int num; //学号
float score; //分数，其他信息可以继续在下面增加字段
struct student *next; //指向下一节点的指针
};
int n; //节点总数
/*
==========================
功能：创建n个节点的链表
返回：指向链表表头的指针
==========================
*/
struct student *Create()
{
struct student *head; //头节点
struct student *p1 = NULL; //p1保存创建的新节点的地址
struct student *p2 = NULL; //p2保存原链表最后一个节点的地址
n = 0; //创建前链表的节点总数为0：空链表
p1 = (struct student *) malloc (LEN); //开辟一个新节点
p2 = p1; //如果节点开辟成功，则p2先把它的指针保存下来以备后用
if(p1==NULL) //节点开辟不成功
{
printf ("\nCann't create it, try it again in a moment!\n");
return NULL;
}
else //节点开辟成功
{
head = NULL; //开始head指向NULL
printf ("Please input %d node -- num,score: ", n + 1);
scanf ("%d %f", &(p1->num), &(p1->score)); //录入数据
}
while(p1->num != 0) //只要学号不为0，就继续录入下一个节点
{
n += 1; //节点总数增加1个
if(n == 1) //如果节点总数是1，则head指向刚创建的节点p1
{
head = p1;
p2->next = NULL; //此时的p2就是p1,也就是p1->next指向NULL。
}
else
{
p2->next = p1; //指向上次下面刚刚开辟的新节点
}
p2 = p1; //把p1的地址给p2保留，然后p1产生新的节点
p1 = (struct student *) malloc (LEN);
printf ("Please input %d node -- num,score: ", n + 1);
scanf ("%d %f", &(p1->num), &(p1->score));
}
p2->next = NULL; //此句就是根据单向链表的最后一个节点要指向NULL
free(p1); //p1->num为0的时候跳出了while循环，并且释放p1
p1 = NULL; //特别不要忘记把释放的变量清空置为NULL,否则就变成"野指针"，即地址不确定的指针
return head; //返回创建链表的头指针
}
输出链表中节点
/*
===========================
功能：输出节点
返回： void
===========================
*/
void Print(struct student *head)
{
struct student *p;
printf ("\nNow , These %d records are:\n", n);
p = head;
if(head != NULL) //只要不是空链表，就输出链表中所有节点
{
printf("head is %o\n", head); //输出头指针指向的地址
do
{
/*
输出相应的值：当前节点地址、各字段值、当前节点的下一节点地址。
这样输出便于读者形象看到一个单向链表在计算机中的存储结构，和我们
设计的图示是一模一样的。
*/
printf ("%o %d %5.1f %o\n", p, p->num, p->score, p->next);
p = p->next; //移到下一个节点
}
while (p != NULL);
}
}
删除指定学号的节点
/*
==========================
功能：删除指定节点
(此例中是删除指定学号的节点)
返回：指向链表表头的指针
==========================
*/
struct student *Del (struct student *head, int num)
{
struct student *p1; //p1保存当前需要检查的节点的地址
struct student *p2; //p2保存当前检查过的节点的地址
if (head == NULL) //是空链表（结合图3理解）
{
printf ("\nList is null!\n");
return head;
}
//定位要删除的节点
p1 = head;
while (p1->num != num && p1->next != NULL) //p1指向的节点不是所要查找的，并且它不是最后一个节点，就继续往下找
{
p2 = p1; //保存当前节点的地址
p1 = p1->next; //后移一个节点
}
if(p1->num==num) //找到了。（结合图4、5理解）
{
if (p1 == head) //如果要删除的节点是第一个节点
{
head = p1->next; //头指针指向第一个节点的后一个节点，也就是第二个节点。这样第一个节点就不在链表中，即删除
}
else //如果是其它节点，则让原来指向当前节点的指针，指向它的下一个节点，完成删除
{
p2->next = p1->next;
}
free (p1); //释放当前节点
p1 = NULL;
printf ("\ndelete %ld success!\n", num);
n -= 1; //节点总数减1个
}
else //没有找到
{
printf ("\n%ld not been found!\n", num);
}
return head;
}
插入指定节点的后面
/*
==========================
功能：插入指定节点的后面
(此例中是指定学号的节点)
返回：指向链表表头的指针
==========================
*/
struct student *Insert (struct student *head, int num, struct student *node)
{
struct student *p1; //p1保存当前需要检查的节点的地址
if (head == NULL) //（结合图示7理解）
{
head = node;
node->next = NULL;
n += 1;
return head;
}
p1 = head;
while(p1->num != num && p1->next != NULL) //p1指向的节点不是所要查找的，并且它不是最后一个节点，继续往下找
{
p1 = p1->next; //后移一个节点
}
if (p1->num==num) //找到了（结合图示8理解）
{
node->next = p1->next; //显然node的下一节点是原p1的next
p1->next = node; //插入后，原p1的下一节点就是要插入的node
n += 1; //节点总数增加1个
}
else
{
printf ("\n%ld not been found!\n", num);
}
return head;
}
反序链表
/*
==========================
功能：反序节点
(链表的头变成链表的尾，链表的尾变成头)
返回：指向链表表头的指针
==========================
*/
struct student *Reverse (struct student *head)
{
struct student *p; //临时存储
struct student *p1; //存储返回结果
struct student *p2; //源结果节点一个一个取
p1 = NULL; //开始颠倒时，已颠倒的部分为空
p2 = head; //p2指向链表的头节点
while(p2 != NULL)
{
p = p2->next;
p2->next = p1;
p1 = p2;
p2 = p;
}
head = p1;
return head;
}
对链表进行选择排序
/*
==========================
功能：选择排序(由小到大)
返回：指向链表表头的指针
==========================
*/
struct student *SelectSort (struct student *head)
{
struct student *first; //排列后有序链的表头指针
struct student *tail; //排列后有序链的表尾指针
struct student *p_min; //保留键值更小的节点的前驱节点的指针
struct student *min; //存储最小节点
struct student *p; //当前比较的节点
first = NULL;
while(head != NULL) //在链表中找键值最小的节点
{
//注意：这里for语句就是体现选择排序思想的地方
for (p = head, min = head; p->next != NULL; p = p->next) //循环遍历链表中的节点，找出此时最小的节点
{
if (p->next->num < min->num) //找到一个比当前min小的节点
{
p_min = p; //保存找到节点的前驱节点：显然p->next的前驱节点是p
min = p->next; //保存键值更小的节点
}
}
//上面for语句结束后，就要做两件事；一是把它放入有序链表中；二是根据相应的条件判断，安排它离开原来的链表
//第一件事
if (first == NULL) //如果有序链表目前还是一个空链表
{
first = min; //第一次找到键值最小的节点
tail = min; //注意：尾指针让它指向最后的一个节点
}
else //有序链表中已经有节点
{
tail->next = min; //把刚找到的最小节点放到最后，即让尾指针的next指向它
tail = min; //尾指针也要指向它
}
//第二件事
if (min == head) //如果找到的最小节点就是第一个节点
{
head = head->next; //显然让head指向原head->next,即第二个节点，就OK
}
else //如果不是第一个节点
{
p_min->next = min->next; //前次最小节点的next指向当前min的next,这样就让min离开了原链表
}
}
if (first != NULL) //循环结束得到有序链表first
{
tail->next = NULL; //单向链表的最后一个节点的next应该指向NULL
}
head = first;
return head;
}
对链表进行冒泡排序
/*
==========================
功能：冒泡排序(由小到大)
返回：指向链表表头的指针
==========================
*/
struct student *BubbleSort (struct student *head)
{
struct student *endpt; //控制循环比较
struct student *p; //临时指针变量
struct student *p1,*p2;
p1 = (struct student *) malloc (LEN);
p1->next = head; //注意理解：我们增加一个节点，放在第一个节点的前面，主要是为了便于比较。因为第一个节点没有前驱，我们不能交换地址
head = p1; //让head指向p1节点，排序完成后，我们再把p1节点释放掉
for (endpt = NULL; endpt != head; endpt = p) //结合第6点理解
{
for (p = p1 = head; p1->next->next != endpt; p1 = p1->next)
{
if (p1->next->num > p1->next->next->num) //如果前面的节点键值比后面节点的键值大，则交换
{
p2 = p1->next->next; //结合第1点理解
p1->next->next = p2->next; //结合第2点理解
p2->next = p1->next; //结合第3点理解
p1->next = p2; //结合第4点理解
p = p1->next->next; //结合第6点理解
}
}
}
p1 = head; //把p1的信息去掉
head = head->next; //让head指向排序后的第一个节点
free (p1); //释放p1
p1 = NULL; //p1置为NULL，保证不产生“野指针”，即地址不确定的指针变量
return head;
}
reference:
