线性表 - 链式存储结构
为了表示每个数据元素ai与其直接后继元素ai+1之间的逻辑关系，对数据ai，除了存储其自身的信息之外，还需存储一个指示其
直接后继的信息（即直接后继的存储位置）。这两部分信息组成数据元素ai的存储映像，称为结点（Node）。N个结点链结成一个链表，
即为线性表（a1,a2,...,an）的链式存储结构，因为此链表的每个节点中只包含一个指针域，所以叫做单链表。
我们把链表中的第一个结点的存储位置叫做头指针，，为了更方便地对链表进行操作，如删除第一个结点的特殊情况
（第一个结点没有前驱，而要摘除一个结点需要首先找到它的前驱才能做摘除操作），经常在单链表的第一个结点前附设一个结点，
称为头节点，这样头指针就指向了头节点。
单链表与数组的优缺点基本上是相反的，即单链表插入删除效率高，而查找需要遍历，效率较低。
示例程序：（改编自《大话数据结构》,增加了链表反转等）
C++ Code
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#include<iostream>
#include<stdlib.h> #include<time.h> using namespace std; typedef int ElemType; typedef struct Node { ElemType data; struct Node *next; } Node; typedef Node *NodePtr; bool InitList(NodePtr *Npp) { *Npp = (NodePtr)malloc(sizeof(Node));/* 产生头结点,并使*Npp指向此头结点 */ if (!(*Npp)) return false; //分配失败 (*Npp)->next = NULL;/* 指针域为空 */ return true; } bool ListEmpty(NodePtr Np) { if (Np->next == NULL) return true; else return false; } bool ClearList(NodePtr *Npp) { cout << "Clear List..." << endl; NodePtr p = *Npp; if (!(p->next)) return true; while (p->next)/* 没到表尾 */ { NodePtr q = p->next; p->next = q->next; free(q); } return true; } int ListLength(NodePtr Np) { cout << "List's length : "; NodePtr p = Np->next;/* p指向第一个结点 */ int i = 0; while (p) { p = p->next; ++i; } return i; } /* 操作结果：用ptr返回Np中第pos个数据元素的值 */ bool GetElem(NodePtr Np, int pos, ElemType *ptr) { cout << "Get Item from pos " << pos << " : "; NodePtr p = Np->next; int i = 1; /* p不为空或者计数器i还没有等于pos时，循环继续 */ while (p && i < pos) { p = p->next; ++i; } if (!p) return false; *ptr = p->data;/* 取第pos个元素的数据 */ return true; } /* 返回Np中第1个与Elem满足关系的数据元素的位序。 */ /* 若这样的数据元素不存在，则返回值为0 */ int LocateElem(NodePtr Np, ElemType Elem) { cout << "Item " << Elem << "'s pos : "; NodePtr p = Np->next; int i = 1; while (p && p->data != Elem) { p = p->next; ++i; } if (!p) return 0; return i; } /* 操作结果：在Np中第pos个位置之前插入新的数据元素Elem，Np的长度加1 */ bool ListInsert(NodePtr *Npp, int pos, ElemType Elem) { cout << "Insert List pos " << pos << " Item " << Elem << endl; NodePtr p = *Npp; int i = 1; while (p && i < pos) { p = p->next; ++i; } if (!p) return false; NodePtr In = (NodePtr)malloc(sizeof(Node)); In->data = Elem; In->next = p->next;/* 将p的后继结点赋值给In的后继 */ p->next = In; /* 将In赋值给p的后继 */ return true; } /* 删除Npp的第pos个数据元素，并用ptr返回其值，Npp的长度减1 */ bool ListDelete(NodePtr *Npp, int pos, ElemType *ptr) { cout << "Delete List Item in pos " << pos << endl; NodePtr p = *Npp; int i = 1; while (p && i < pos) { p = p->next; ++i; } if (!p) return false; NodePtr q = p->next; *ptr = q->data; p->next = q->next;/* 将q的后继赋值给p的后继 */ free(q); return true; } bool ListTraverse(NodePtr Np) { cout << "List's Items : "; NodePtr p = Np->next; while (p) { cout << p->data << ' '; p = p->next; } cout << endl; return true; } /* 随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表Npp（头插法） */ void CreateListHead(NodePtr *Npp, int num) { cout << "Create List from Head ..." << endl; if (*Npp != NULL) free(*Npp); *Npp = (NodePtr)malloc(sizeof(Node)); (*Npp)->next = NULL;/* 先建立一个带头结点的单链表 */ srand(time(NULL)); for (int i = 0; i < num; i++) { NodePtr p = (NodePtr)malloc(sizeof(Node)); p->data = rand() % 100 + 1; //随机数 p->next = (*Npp)->next; (*Npp)->next = p;/* 插入到表头 */ } } /* 随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表Npp（尾插法） */ void CreateListTail(NodePtr *Npp, int num) { cout << "Create List from Tail ..." << endl; if (*Npp != NULL) free(*Npp); *Npp = (NodePtr)malloc(sizeof(Node)); (*Npp)->next = NULL; srand(time(NULL)); NodePtr tail = *Npp; /* tail为指向尾部的结点 */ for (int i = 0; i < num; i++) { NodePtr p = (NodePtr)malloc(sizeof(Node)); p->data = rand() % 100 + 1; tail->next = p; /* 将表尾终端结点的指针指向新结点 */ tail = p; /* 将当前的新结点定义为表尾终端结点 */ } tail->next = NULL; } /* 反转单链表*/ NodePtr ReverseList(NodePtr head) { cout << "Reverse List ...." << endl; if(NULL == head->next || NULL == head->next->next) return head; NodePtr p; NodePtr q; NodePtr r; p = head->next; q = p->next; head->next->next = NULL; while(q) { r = q->next; // q->next = p; p = q; // q = r; // } head->next = p; return head; } int main(void) { NodePtr Np; //头指针 InitList(&Np); for (int i = 1; i < 5; i++) ListInsert(&Np, i, i); if (!ListEmpty(Np)) cout << ListLength(Np) << endl; ListTraverse(Np); cout << LocateElem(Np, 3) << endl; int get; GetElem(Np, 2, &get); cout << get << endl; ClearList(&Np); cout << ListLength(Np) << endl; CreateListHead(&Np, 10); ListTraverse(Np); int result; ListDelete(&Np, 5, &result); ListTraverse(Np); ClearList(&Np); CreateListTail(&Np, 10); ListTraverse(Np); ListTraverse(ReverseList(Np)); ClearList(&Np); return 0; } |
注意：程序中使用的单链表反转的方法是：使用p和q连个指针配合工作，使得两个节点间的指向反向，同时用r记录剩下的链表。
下图是不含头节点时的单链表反转情况，含头节点的单链表反转有细微区别，需小心。
