【转】基础知识系列2--线性表之链表

原文地址：http://www.cnblogs.com/mcgrady/p/3209419.html

 

上一篇我们总结完了顺序表，这一篇我们要总结的是线性表的链表，我想从以下几点进行总结。

1，为什么要使用链表？ 
2，链表的存储结构？ 
3，链表的常用操作代码实现？

 

1.为什么要使用链表

通过上一篇的学习，我们知道顺序表存在一些问题，主要有以下两个方面。

1，顺序表的长度是固定的，如果超出分配的长度就会造成溢出，如果存放的数据太少则会造成空间浪费。 
2，在插入元素和删除元素时（尤其不在尾部时），会移动大量的元素，造成性能和效率低下。

基于以上问题，使用链表可以很好地避免顺序表中出现的问题。这也是我们要使用链表的原因。

 

2.链表的存储结构

从上图可以看出，单链表中的每个结点都包含一个“数据域”和一个“指针域”。“数据域”中包含当前结点的数据，“指针域”包含下一节点的存储地址，头指针head是指向开始结点的，结束结点没有后继结点，所以结束结点的指针域为空，即null。

 

3.链表的常用操作及实现代码

链表常用的操作有：

1，插入结点到表头

思路：将head头指针的next指针给新增结点的next，然后将整个新增结点给head头指针的next。因此时间复杂度为O(1)。

示意图：

 
2，插入结点到表尾

思路：插入方法与插入到表头一样，只不过多一个步骤就是通过head头指针循环找到终端结点。因此时间复杂度为O(n)。

示意图：

 
3，插入结点(1≤i≤ListLength(L))

思路：插入方法与插入到表头一样，多循环查找当前结点的动作。因此时间复杂度为O(n)。

示意图：

 
4，删除结点

思路：同插入结点一样，时间复杂度为O(n)。

示意图：

 
5，查找结点

思路：与插入结点和删除结点方法类似，时间复杂度为O(n)。 
6，获取链表长度

思路：不像顺序表是连续存储的，获取表的长度非常容易。在链表中，数据不是连续存储的，因此需要循环遍历才能求得链表的长度，所以时间复杂度为O(n)。

 

代码实现：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define OK     0
#define ERROR -1

typedef int Status;　　//函数结果状态
typedef int ElemType;　
typedef struct Node
{
    ElemType data;
    struct Node *next;
}Node;
typedef struct Node *ChainList;
Node *p;
ChainList head;

Status Init(ChainList *head)
{
    *head = (ChainList)malloc(sizeof(Node));

    if(*head == NULL)
        return ERROR;

    (*head)->next = NULL;
    
    return OK;
}
//由于第i个结点的存储地址是存储在第i-1个结点的next中，因此，先让指针指向第i-1个结点，然后生成一个新结点插入
Status Insert(ChainList head,int i,ElemType e)
{
    int j=0;
    ChainList p,s;
    
    p = head;
    while(p!=NULL&&j<i-1)　　//head内不保存数据
    {
        p = p->next;
        j++;
    }

    if(p==NULL||j>i-1)    //这个j>i-1代表着i不能输入小于1的非法值
        return ERROR;

    s = (ChainList)malloc(sizeof(Node));
    s->data = e;
    s->next = p->next;
    p->next = s;
    
    return OK;
}

Status Delete(ChainList head,int i)
{
    int j=0;
    ElemType e;
    ChainList p,s;
    p=head;

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

    if(p==NULL)
        return ERROR;
    else
    {
        s=p->next;
        p->next = s->next;
        e = s->data;
        free(s);
        return OK;
    }
}

int GetLength(ChainList head)
{
    int i=0;
    ChainList p = head->next;
    
    while(p!=NULL)
    {
        p = p->next;
        i++;
    }

    return i;
}

Status GetDataByIndex(ChainList head,int i,ElemType *e)
{
    int j=0;
    ChainList p,s;

    p=head->next;

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

    if(p==NULL||j>i-1)
        return ERROR;
    *e = p->data;

    return OK;
}

Status Display(ChainList head)
{
    ChainList p=head->next;
    printf("链表：");
    while(p!=NULL)
    {
        printf("%d ",p->data);
        p=p->next;
    }
    printf("\n");

    return OK;
}

int main(void)
{
    ChainList head;
    ElemType e;
    int j,k;

    printf("初始化\n");
    if(Init(&head) == -1)
        printf("Init Error\n");
    printf("初始化后，链表长度：%d\n",GetLength(head));

    printf("插入10条数据\n");
    srand((unsigned)time(NULL));
    for(j=0;j<10;j++)
    {
        if(Insert(head,1,j) == -1)
            printf("Insert Error\n");
    }
    Display(head);

    printf("删除第3条数据\n");
    if(Delete(head,3) == -1)
        printf("Delete Error\n");
    printf("删除成功\n");
    Display(head);

    printf("获取第5个结点的数据\n");
    if(GetDataByIndex(head,5,&e) == -1)
        printf("GetData Error\n");
    printf("%d\n",e);

    return 0;
}

运行结果