静态链表的基本操作

上节，我们初步创建了一个静态链表，本节学习有关静态链表的一些基本操作，包括对表中数据元素的添加、删除、查找和更改。

本节是建立在已能成功创建静态链表的基础上，因此我们继续使用上节中已建立好的静态链表学习本节内容，建立好的静态链表如图 1 所示：

图 1 建立好的静态链表

静态链表添加元素

例如，在图 1 的基础，将元素 4 添加到静态链表中的第 3 个位置上，实现过程如下：

1. 从备用链表中摘除一个节点，用于存储元素 4；
2. 找到表中第 2 个节点（添加位置的前一个节点，这里是数据元素 2），将元素 2 的游标赋值给新元素 4；
3. 将元素 4 所在数组中的下标赋值给元素 2 的游标；

经过以上几步操作，数据元素 4 就成功地添加到了静态链表中，此时新的静态链表如图 2 所示：

图 2 添加元素 4 的静态链表

由此，我们通过尝试编写 C 语言程序实现以上操作。读者可参考一下程序：

1. //向链表中插入数据，body表示链表的头结点在数组中的位置，add表示插入元素的位置，a表示要插入的数据
2. void insertArr(component * array,int body,int add,char a){
3. int tempBody=body;//tempBody做遍历结构体数组使用
4. //找到要插入位置的上一个结点在数组中的位置
5. for (int i=1; i<add; i++) {
6. tempBody=array[tempBody].cur;
7. }
8. int insert=mallocArr(array);//申请空间，准备插入
9. array[insert].data=a;
11. array[insert].cur=array[tempBody].cur;//新插入结点的游标等于其直接前驱结点的游标
12. array[tempBody].cur=insert;//直接前驱结点的游标等于新插入结点所在数组中的下标
13. }

静态链表删除元素

静态链表中删除指定元素，只需实现以下 2 步操作：

1. 将存有目标元素的节点从数据链表中摘除；
2. 将摘除节点添加到备用链表，以便下次再用；

提示：若问题中涉及大量删除元素的操作，建议读者在建立静态链表之初创建一个带有头节点的静态链表，方便实现删除链表中第一个数据元素的操作。

实现该操作的 C 语言代码为：

1. //备用链表回收空间的函数，其中array为存储数据的数组，k表示未使用节点所在数组的下标
2. void freeArr(component * array,int k){
3. array[k].cur=array[0].cur;
4. array[0].cur=k;
5. }
6. //删除结点函数，a 表示被删除结点中数据域存放的数据
7. void deletArr(component * array,int body,char a){
8. int tempBody=body;
9. //找到被删除结点的位置
10. while (array[tempBody].data!=a) {
11. tempBody=array[tempBody].cur;
12. //当tempBody为0时，表示链表遍历结束，说明链表中没有存储该数据的结点
13. if (tempBody==0) {
14. printf("链表中没有此数据");
15. return;
16. }
17. }
18. //运行到此，证明有该结点
19. int del=tempBody;
20. tempBody=body;
21. //找到该结点的上一个结点，做删除操作
22. while (array[tempBody].cur!=del) {
23. tempBody=array[tempBody].cur;
24. }
25. //将被删除结点的游标直接给被删除结点的上一个结点
26. array[tempBody].cur=array[del].cur;
27. //回收被摘除节点的空间
28. freeArr(array, del);
29. }

静态链表查找元素

静态链表查找指定元素，由于我们只知道静态链表第一个元素所在数组中的位置，因此只能通过逐个遍历静态链表的方式，查找存有指定数据元素的节点。

静态链表查找指定数据元素的 C 语言实现代码如下：

1. //在以body作为头结点的链表中查找数据域为elem的结点在数组中的位置
2. int selectElem(component * array,int body,char elem){
3. int tempBody=body;
4. //当游标值为0时，表示链表结束
5. while (array[tempBody].cur!=0) {
6. if (array[tempBody].data==elem) {
7. return tempBody;
8. }
9. tempBody=array[tempBody].cur;
10. }
11. return -1;//返回-1，表示在链表中没有找到该元素
12. }

静态链表中更改数据

更改静态链表中的数据，只需找到目标元素所在的节点，直接更改节点中的数据域即可。

实现此操作的 C 语言代码如下：

1. //在以body作为头结点的链表中将数据域为oldElem的结点，数据域改为newElem
2. void amendElem(component * array,int body,char oldElem,char newElem){
3. int add=selectElem(array, body, oldElem);
4. if (add==-1) {
5. printf("无更改元素");
6. return;
7. }
8. array[add].data=newElem;
9. }

总结

这里给出以上对静态链表做 "增删查改" 操作的完整实现代码：

1. #include <stdio.h>
2. #define maxSize 7
3. typedef struct {
4. char data;
5. int cur;
6. }component;
7. //将结构体数组中所有分量链接到备用链表中
8. void reserveArr(component *array);
9. //初始化静态链表
10. int initArr(component *array);
11. //向链表中插入数据，body表示链表的头结点在数组中的位置，add表示插入元素的位置，a表示要插入的数据
12. void insertArr(component * array,int body,int add,char a);
13. //删除链表中含有字符a的结点
14. void deletArr(component * array,int body,char a);
15. //查找存储有字符elem的结点在数组的位置
16. int selectElem(component * array,int body,char elem);
17. //将链表中的字符oldElem改为newElem
18. void amendElem(component * array,int body,char oldElem,char newElem);
19. //输出函数
20. void displayArr(component * array,int body);
21. //从备用链表中摘除空闲节点的实现函数
22. int mallocArr(component * array);
23. //将摘除下来的节点链接到备用链表上
24. void freeArr(component * array,int k);
26. int main() {
27. component array[maxSize];
28. int body=initArr(array);
29. printf("静态链表为：\n");
30. displayArr(array, body);
32. printf("在第3的位置上插入结点‘e’:\n");
33. insertArr(array, body, 3,'e');
34. displayArr(array, body);
36. printf("删除数据域为‘a’的结点:\n");
37. deletArr(array, body, 'a');
38. displayArr(array, body);
40. printf("查找数据域为‘e’的结点的位置:\n");
41. int selectAdd=selectElem(array,body ,'e');
42. printf("%d\n",selectAdd);
43. printf("将结点数据域为‘e’改为‘h’:\n");
44. amendElem(array, body, 'e', 'h');
45. displayArr(array, body);
46. return 0;
47. }
48. //创建备用链表
49. void reserveArr(component *array){
50. for (int i=0; i<maxSize; i++) {
51. array[i].cur=i+1;//将每个数组分量链接到一起
52. array[i].data=' ';
53. }
54. array[maxSize-1].cur=0;//链表最后一个结点的游标值为0
55. }
57. //初始化静态链表
58. int initArr(component *array){
59. reserveArr(array);
60. int body=mallocArr(array);
61. //声明一个变量，把它当指针使，指向链表的最后的一个结点，因为链表为空，所以和头结点重合
62. int tempBody=body;
63. for (int i=1; i<5; i++) {
64. int j=mallocArr(array);//从备用链表中拿出空闲的分量
65. array[tempBody].cur=j;//将申请的空线分量链接在链表的最后一个结点后面
66. array[j].data='a'+i-1;//给新申请的分量的数据域初始化
67. tempBody=j;//将指向链表最后一个结点的指针后移
68. }
69. array[tempBody].cur=0;//新的链表最后一个结点的指针设置为0
70. return body;
71. }
73. void insertArr(component * array,int body,int add,char a){
74. int tempBody=body;
75. for (int i=1; i<add; i++) {
76. tempBody=array[tempBody].cur;
77. }
78. int insert=mallocArr(array);
79. array[insert].cur=array[tempBody].cur;
80. array[insert].data=a;
81. array[tempBody].cur=insert;
83. }
85. void deletArr(component * array,int body,char a){
86. int tempBody=body;
87. //找到被删除结点的位置
88. while (array[tempBody].data!=a) {
89. tempBody=array[tempBody].cur;
90. //当tempBody为0时，表示链表遍历结束，说明链表中没有存储该数据的结点
91. if (tempBody==0) {
92. printf("链表中没有此数据");
93. return;
94. }
95. }
96. //运行到此，证明有该结点
97. int del=tempBody;
98. tempBody=body;
99. //找到该结点的上一个结点，做删除操作
100. while (array[tempBody].cur!=del) {
101. tempBody=array[tempBody].cur;
102. }
103. //将被删除结点的游标直接给被删除结点的上一个结点
104. array[tempBody].cur=array[del].cur;
106. freeArr(array, del);
107. }
109. int selectElem(component * array,int body,char elem){
110. int tempBody=body;
111. //当游标值为0时，表示链表结束
112. while (array[tempBody].cur!=0) {
113. if (array[tempBody].data==elem) {
114. return tempBody;
115. }
116. tempBody=array[tempBody].cur;
117. }
118. return -1;//返回-1，表示在链表中没有找到该元素
119. }
121. void amendElem(component * array,int body,char oldElem,char newElem){
122. int add=selectElem(array, body, oldElem);
123. if (add==-1) {
124. printf("无更改元素");
125. return;
126. }
127. array[add].data=newElem;
128. }
130. void displayArr(component * array,int body){
131. int tempBody=body;//tempBody准备做遍历使用
132. while (array[tempBody].cur) {
133. printf("%c,%d ",array[tempBody].data,array[tempBody].cur);
134. tempBody=array[tempBody].cur;
135. }
136. printf("%c,%d\n",array[tempBody].data,array[tempBody].cur);
138. }
140. //提取分配空间
141. int mallocArr(component * array){
142. //若备用链表非空，则返回分配的结点下标，否则返回0（当分配最后一个结点时，该结点的游标值为0）
143. int i=array[0].cur;
144. if (array[0].cur) {
145. array[0].cur=array[i].cur;
146. }
147. return i;
148. }
149. //将摘除下来的节点链接到备用链表上
150. void freeArr(component * array,int k){
151. array[k].cur=array[0].cur;
152. array[0].cur=k;
153. }

程序运行结果为：

静态链表为：
,2 a,3 b,4 c,5 d,0
在第3的位置上插入结点‘e’:
,2 a,3 b,6 e,4 c,5 d,0
删除数据域为‘a’的结点:
,3 b,6 e,4 c,5 d,0
查找数据域为‘e’的结点的位置:
6
将结点数据域为‘e’改为‘h’:
,3 b,6 h,4 c,5 d,0