02_线性表的链式表示和实现

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是时候重新系统的学习/复习一遍《数据结构》了！教材用的是清华出版社严蔚敏的《数据结构》，但众所周知，这本教材中给出的都是伪C代码，没法直接在PC上编译、运行。为了自己复习以及给那些刚开始学习数据结构的小白们一些参考，我花了点时间把书中的一些代码改为C语言程序，大神请绕过！！！当然我早就了解到了，很久之前已经有人做过该事情了，不过也许自己做一遍会更有意思。

下面的代码中会用到C语言中的“二级指针”的知识，关于“二级指针”的知识课以参考http://www.cnblogs.com/weixiaochao/p/6253504.html。

线性表的链式表示的特点是用一组任意的存储单元存储线性表的数据元素(这组存储单元可以是连续的，也可以是不连续的)。

存储结构定义

// ----------线性表的单链表存储结构----------
typedef struct LNode {
    ElemType data;
    struct LNode *next;
}LNode, *LinkList;

线性表的初始化

线性表的初始化主要是为了生成头结点

Status InitList_L(LinkList *L) {
    *L = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));       // 生成头结点，并使*L指向它
    if (!(*L)) return ERROR;                    // 存储分配失败
    (*L)->next = NULL;                          // 使头结点的指针域置空
    return OK;
}

线性表的插入操作

Status ListInsert_L(LinkList *L, int i, ElemType e) {
    // 在带头结点的单链线性表L中第i个位置之前插入元素e
    int j;
    LinkList p, s;
    p = *L;                                     // p指向头结点
    j = 0;
    while (p && j < i - 1) {                    // 寻找第i-1个结点
        p = p->next;
        ++j;
    }
    if (!p || j > i - 1) return ERROR;          // i小于1或者大于表长+1
    s = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));        // 生成新结点
    s->data = e;                                // 给新生成的结点赋值
    s->next = p->next;                          // 把新生成的结点s插入到L中
    p->next = s;
    return OK;
}

线性表的删除操作

Status ListDelete_L(LinkList *L, int i, ElemType *e) {
    int j;
    LinkList p, q;
    p = *L;                                     // p指向头结点
    j = 0;
    while (p->next && j < i - 1) {              // 寻找第i-1个结点，并令p指向其前驱
        p = p->next;
        ++j;
    }
    if (!(p->next) || j > i - 1) return ERROR;  // 删除位置不合理
    q = p->next;                                // 让q指向第i个结点（即需要删除的结点）
    p->next = q->next;                          // 让第i+1个结点(即q->next)成为第i-1个结点(即p)的后继结点
    *e = q->data;                               // 把即将删除的第i个结点(即q)的数据赋值给*e
    free(q);                                    // 释放第i个结点
    return OK;
}

得到数据元素

Status GetElem_L(LinkList L, int i, ElemType *e) {
    // L为带头结点的单链表的头指针
    // 当第i个元素存在时，其值赋给e并返回OK，否则返回ERROR
    int j = 1;                                  // j为计数器
    LinkList p = L->next;                       // p指向第一个结点
    while (p && j < i) {                        // 顺指针向后查找，直到p指向第i个元素或p为空
        p = p->next;
        ++j;
    }
    if (!p || j > i) return ERROR;              // 第i个元素不存在
    *e = p->data;                               // 去第i个元素
    return OK;
}

源代码

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

#define OK 1
#define ERROR 0

typedef int ElemType;
typedef int Status;

// ----------线性表的单链表存储结构----------
typedef struct LNode {
    ElemType data;
    struct LNode *next;
}LNode, *LinkList;

// ----------初始化----------
Status InitList_L(LinkList *L) {
    *L = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));       // 生成头结点，并使*L指向它
    if (!(*L)) return ERROR;                    // 存储分配失败
    (*L)->next = NULL;                          // 使头结点的指针域置空
    return OK;
}

// ----------得到数据元素----------
Status GetElem_L(LinkList L, int i, ElemType *e) {
    // L为带头结点的单链表的头指针
    // 当第i个元素存在时，其值赋给e并返回OK，否则返回ERROR
    int j = 1;                                  // j为计数器
    LinkList p = L->next;                       // p指向第一个结点
    while (p && j < i) {                        // 顺指针向后查找，直到p指向第i个元素或p为空
        p = p->next;
        ++j;
    }
    if (!p || j > i) return ERROR;              // 第i个元素不存在
    *e = p->data;                               // 去第i个元素
    return OK;
}

// ----------插入操作----------
Status ListInsert_L(LinkList *L, int i, ElemType e) {
    // 在带头结点的单链线性表L中第i个位置之前插入元素e
    int j;
    LinkList p, s;
    p = *L;                                     // p指向头结点
    j = 0;
    while (p && j < i - 1) {                    // 寻找第i-1个结点
        p = p->next;
        ++j;
    }
    if (!p || j > i - 1) return ERROR;          // i小于1或者大于表长+1
    s = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));        // 生成新结点
    s->data = e;                                // 给新生成的结点赋值
    s->next = p->next;                          // 把新生成的结点s插入到L中
    p->next = s;
    return OK;
}

// ----------删除操作----------
Status ListDelete_L(LinkList *L, int i, ElemType *e) {
    int j;
    LinkList p, q;
    p = *L;                                     // p指向头结点
    j = 0;
    while (p->next && j < i - 1) {              // 寻找第i-1个结点，并令p指向其前驱
        p = p->next;
        ++j;
    }
    if (!(p->next) || j > i - 1) return ERROR;  // 删除位置不合理
    q = p->next;                                // 让q指向第i个结点（即需要删除的结点）
    p->next = q->next;                          // 让第i+1个结点(即q->next)成为第i-1个结点(即p)的后继结点
    *e = q->data;                               // 把即将删除的第i个结点(即q)的数据赋值给*e
    free(q);                                    // 释放第i个结点
    return OK;
}


int main(int argc, const char * argv[]) {
    // 创建单链表的头指针
    LinkList list;
    ElemType temp;
    
    if (InitList_L(&list)) {
        printf("单链表创建成功！
");
    }
    
    printf("在单链表中第1个位置连续插入1~10后的单链表为：");
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        ListInsert_L(&list, 1, i);
    }
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        GetElem_L(list, i, &temp);
        printf("%d%c", temp, i == 10 ? '
' : ' ');
    }
    
    ListDelete_L(&list, 7, &temp);
    printf("删除第7个元素"%d"之后的单链表为：", temp);
    for (int i = 1; i <= 9; i++) {
        GetElem_L(list, i, &temp);
        printf("%d%c", temp, i == 9 ? '
' : ' ');
    }
    
    return 0;
}

输出结果：

单链表创建成功！
在单链表中第1个位置连续插入1~10后的单链表为：10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
删除第7个元素"4"之后的单链表为：10 9 8 7 6 5 3 2 1