数据结构—链表详解

浅谈数据结构——链表

本篇随笔就数据结构——链表进行讲解。链表是一种特别实用的数据结构，我把它理解为数组的升级版，也就是在数组的基础上，它能做到在任意位置添加或者删除元素，而不影响其他元素。链表还是我们进行图论学习时，图的常用存储方式——邻接表（链式前向星）的实现基础。学习链表需要读者具有一定的语法基础，最好会一点点指针。（不会也没关系，我们主要讲解数组模拟链表）

什么是链表

链表，顾名思义，就是带链的表。我已经说过，链表属于数组的加强版。那我们可以借助数组来理解链表：如果说数组是一长排连在一起的“方块”的话，那么链表就是把这些方块“拉开“，每个方块还有两个箭头，分别指向这个方块前面的方块和后面的方块。

这样我们就可以理解，为什么链表可以支持随机插入和删除了。从某种意义上来说，这里的每一个方块都是离散的，我们在某两点插入的时候，只需要把要插入的元素，这个元素目标位置前面的元素、后面的元素的箭头改一下，就做到了插入的操作。删除同理。

链表的实现原理

根据刚才的理解，我们可以发现，我们可以用一个结构体来模拟每一个方块，结构体中存一个元素和两个指针，指针分别指向上一个元素的位置和下一个元素的位置。但是蒟蒻不会指针指针的实现比较麻烦，而且在调试的时候也不是很理想。所以我们来想指针的本质就是告诉你一个位置，那么针对于”加强数组“链表来讲，这个位置可以用什么来表示呢？

对，数组下标。

所以我们刚才的结构体就可以简化，变成存一个元素和两个int变量（存储数组下标）。这样，我们就可以用结构体数组模拟链表的实现。

链表基本操作的代码实现

链表实现的精髓就是更改指针，改掉了三个元素（前，中，后）的指针使链表合法，就完成了我们需要做的操作，本部分不再就每段代码进行过多讲解，请大家自行理解代码含义，最好借助纸笔推演，看的会更明白一些。

(1)初始化

我们初始化链表的时候，要根据题目意思处理开头的第一个元素，这很重要！并且，我们把所有的指针都清成-1，这样保证了链表初始绝对合法。

void init()
{
    for(int i=1;i<=n;i++)
        a[i].pre=a[i].nxt=-1;
    a[1].nxt=-1;
    a[1].pre=0;
    a[0].nxt=1;
}

(2)插入操作

void insert_left(int pos,int k)//把元素k插入到pos元素之前
{
    a[a[pos].pre].nxt=k;
    a[k].pre=a[pos].pre;
    a[pos].pre=k;
    a[k].nxt=pos;
}
void insert_right(int pos,int k)//把元素k插入到pos元素之后
{
    a[a[pos].nxt].pre=k;
    a[k].nxt=a[pos].nxt;
    a[pos].nxt=k;
    a[k].pre=pos;
}

(3)删除操作

void remove(int x)
{
    if(a[x].pre==-1)
        return;
    a[a[x].pre].nxt=a[x].nxt;
    a[a[x].nxt].pre=a[x].pre;
    a[x].pre=-1;
    a[x].nxt=-1;
}

(4)遍历

void print()
{
    int start=a[0].nxt;
    while(1)
    {
        printf("%d ",start);
        if(a[start].nxt==-1)
            break;
        start=a[start].nxt;
    }
}