数据结构算法C语言实现（五）---2.3重新定义线性链表及其基本操作

　　一.简述

　　...由于链表在空间的合理利用上和插入、删除时不需要移动等的优点，因此在很多场合下，它是线性表的首选存储结构。然而，它也存在着实现某些基本操作，如求线性表的长度时不如顺序存储结构的缺点；另一方面，由于在链表中，结点之间的关系用指针来表示，则数据元素在线性表中的“位序”的概念已经淡化，而被数据元素在线性链表中的“位置”所代替。为此，从实际应用的角度重新定义线性链表及其基本操作。....（Page37）　

　　此外，书上一些地方我认为存在错误，所以写代码时做了修改和注释。并且，由于一些基本操作书中没有具体使用的实例，所以我只实现了算法2.20和算法2.21中出现的基本操作，其他操作会在需要的时候 再做实现。

　　二.头文件

//LinkList.h
/**
《数据结构（C语言版）》 Page 37
....为此，从实际应用角度出发重新定义线性链表及其基本操作....
*/
/**
author:zhaoyu
email:zhaoyu1995.com@gmail.com
date:2016-6-4
note:realize my textbook <<数据结构（C语言版）>>
*/
#ifndef _LINKLIST_H_
#define _LINKLIST_H_
#include "head.h"
#include <cstdlib>
#define ElemType int
typedef struct LNode{
    ElemType data;
    struct LNode *next;
}*Link, *Position;
typedef struct{//链表类型
    Link head, tail;//分别指向线性链表中的头结点和最后一个结点
    int len;//指示线性链表中数据元素的个数
}LinkList;
Status MakeNode(Link &p, ElemType e)
{
    //分配由 p 指向的值为 e 的结点，并返回 OK；若分配失败，则返回 ERROR
    p = (Link)malloc(sizeof(struct LNode));
    if (!p)
    {
        return ERROR;
    }
    p->data = e;
    p->next = NULL;
    return OK;
}
Status FreeNode(Link &p)
{
    //释放 p 所指节点
    p = NULL;//便于回收???释放后再次使用
    free(p);
}
Status InitList(LinkList &L)
{
    //构造一个空的线性表L
    L.head = (Link)malloc(sizeof(struct LNode));
    L.head->data = 100;
    L.head->next = NULL;
    L.tail = L.head->next;
    L.len = 0;
}
Status ClearList(LinkList &L)
{
    //将线性链表置为空表并释放原链表的结点空间
}
Status InsFirst(LinkList &L, Link &h, Link &s)
{
    //已知 h 指向线性链表的头结点，将 s 所指节点插入在第一个结点之前
    //note:这里的参数与书上有些不一样，LinkList &L是我添加的
    //因为插入新的元素之后，链表长度应该同步变化
    //链表的插入是基于地址的，所以我全部加了引用
    //这一个函数与书上参数完全不同
    //更新 2016-5-5 16:46
    //通过分析算法2.20发现 h 不是绝对的头结点，而是接受一个 h
    //就以它为头结点作参考操作其它元素
    //这个函数花了不少时间，值得反复思考
    if (NULL == h)
    {
        return ERROR;
    }
    else
    {
        s->next = h->next;
        h->next = s;
    }
    L.len++;
    return OK;
}
Status DelFirst(Link &h, Link &q)
{
    //已知 h 指向线性链表的头结点，删除链表中的第一个节点并以 q 返回
    if (h == NULL)
    {
        return ERROR;
    }
    q = h->next;
    h->next = q->next;
    q->next = NULL;
    return OK;
}
Status Append(LinkList &L, Link &s)
{
    //将指针 s 所指（彼此以指针相链）的一串结点
    //链接在线性链表 L 最后一个结点
    Link q = L.head;
    while (q->next != NULL)
    {
        q = q->next;
    }
    q->next = s;
    int cnt = 0;
    Link temp = s;
    while (temp != NULL)
    {
        cnt++;
        if (NULL == temp->next)
        {
            L.tail = temp;//注意更新尾指针
        }
        temp = temp->next;
    }

    L.len += cnt;
    //注意要根据这一串结点长度增加链表长度
    return OK;
}
Status Remove(LinkList &L, Link &q)
{
    //删除线性链表 L 中的尾结点并以 q 返回，改变链表的尾指针指向新的尾结点
}
Status InsBefore(LinkList &L, Link &p, Link s)
{
    //已知 p 指向线性链表 L 中的一个结点，将 s 所指结点插入 p 所指节点之前
    //并修改指针 p 指向新插入的节点
}
Status InsAfter(LinkList &L, Link &p, Link s)
{
    //已知 p 指向线性链表 L 中的一个结点，将 s 所指结点插入 p 所指节点之后
    //并修改指针 p 指向新插入的节点
}
Status SetCurElem(Link &p, ElemType e)
{
    //已知 p 指向线性链表中的一个结点，用 e 更新 p 所指结点中数据元素的值
}
ElemType GetCurElem(Link p)
{
    //已知 p 指向线性链表中的一个节点，返回 p 所指结点中数据元素的值
    if (p != NULL)
    {
        return p->data;
    }
    else
    {
        exit(ERROR);
    }
}
Status ListEmpty(LinkList L)
{
    //若线性链表 L 为空，则返回 TRUE，否则返回 FALSE
}
int ListLength(LinkList L)
{
    //返回线性链表 L 中元素的个数

}
Position GetHead(LinkList L)
{
    //返回线性链表 L 中头结点的位置
    return L.head;
}
Position GetLast(LinkList L)
{
    //返回线性链表 L 中最后一个结点的位置
}
Position PriorPos(LinkList L, Link p)
{
    //已知 p 指向线性链表 L 中的一个结点，返回 p 所指结点直接前驱的位置
    //若无前驱，则返回NULL
}
Position NextPos(LinkList L, Link p)
{
    //已知 p 指向线性链表 L 中的一个节点，返回 p 所指结点
    //的直接后继的位置，若无后继，返回 NULL
    Link q = L.head;
    while (q != NULL)
    {
        if(q == p)
        {
            return p->next;
        }
        q = q->next;
    }
    return NULL;
}
Status LocatePos(LinkList L, int i, Link &p)
{
    //返回 p 指示线性链表 L 中第 i 个结点的位置并返回 OK
    //i 值不合法时返回ERROR
    int cnt = 2;
    p = L.head;
    if (i > L.len || i < 1)
    {
        return ERROR;
    }
    while (cnt <= i)
    {
        p = p->next;
        cnt++;
    }
    return OK;

}
Position LocateElem(LinkList L, ElemType e, Status (* compare)(ElemType, ElemType))
{
    //返回线性链表中第一个与 e 满足函数compare() 判定关系的元素的位置
    //若不存在这样的元素，返回 NULL
}
Status ListTraverse(LinkList L, Status (* visit)())
{
    //依次对 L 中每个元素调用函数 visit()，一旦visit() 失败，则操作失败。
}
/**
My Code
*/
void PrintList(LinkList L)
{
    Link p = L.head->next;
    int cnt = 1;
    while (p != NULL && cnt <= L.len)
    {
        printf("%d	", p->data);
        p = p->next;
        cnt++;
    }
    printf("
");
}
int compare(ElemType a, ElemType b)
{
    if (a < b)
    {
        return -1;
    }
    else if (a == b)
    {
        return 0;
    }
    else
    {
        return 1;
    }
}
#endif

　　三.CPP文件

//LinkList.h
/**
《数据结构（C语言版）》 Page 37
....为此，从实际应用角度出发重新定义线性链表及其基本操作....
*/
/**
author:zhaoyu
email:zhaoyu1995.com@gmail.com
date:2016-6-4
note:realize my textbook <<数据结构（C语言版）>>
*/
#ifndef _LINKLIST_H_
#define _LINKLIST_H_
#include "head.h"
#include <cstdlib>
#define ElemType int
typedef struct LNode{
    ElemType data;
    struct LNode *next;
}*Link, *Position;
typedef struct{//链表类型
    Link head, tail;//分别指向线性链表中的头结点和最后一个结点
    int len;//指示线性链表中数据元素的个数
}LinkList;
Status MakeNode(Link &p, ElemType e)
{
    //分配由 p 指向的值为 e 的结点，并返回 OK；若分配失败，则返回 ERROR
    p = (Link)malloc(sizeof(struct LNode));
    if (!p)
    {
        return ERROR;
    }
    p->data = e;
    p->next = NULL;
    return OK;
}
Status FreeNode(Link &p)
{
    //释放 p 所指节点
    p = NULL;//便于回收???释放后再次使用
    free(p);
}
Status InitList(LinkList &L)
{
    //构造一个空的线性表L
    L.head = (Link)malloc(sizeof(struct LNode));
    L.head->data = 100;
    L.head->next = NULL;
    L.tail = L.head->next;
    L.len = 0;
}
Status ClearList(LinkList &L)
{
    //将线性链表置为空表并释放原链表的结点空间
}
Status InsFirst(LinkList &L, Link &h, Link &s)
{
    //已知 h 指向线性链表的头结点，将 s 所指节点插入在第一个结点之前
    //note:这里的参数与书上有些不一样，LinkList &L是我添加的
    //因为插入新的元素之后，链表长度应该同步变化
    //链表的插入是基于地址的，所以我全部加了引用
    //这一个函数与书上参数完全不同
    //更新 2016-5-5 16:46
    //通过分析算法2.20发现 h 不是绝对的头结点，而是接受一个 h
    //就以它为头结点作参考操作其它元素
    //这个函数花了不少时间，值得反复思考
    if (NULL == h)
    {
        return ERROR;
    }
    else
    {
        s->next = h->next;
        h->next = s;
    }
    L.len++;
    return OK;
}
Status DelFirst(Link &h, Link &q)
{
    //已知 h 指向线性链表的头结点，删除链表中的第一个节点并以 q 返回
    if (h == NULL)
    {
        return ERROR;
    }
    q = h->next;
    h->next = q->next;
    q->next = NULL;
    return OK;
}
Status Append(LinkList &L, Link &s)
{
    //将指针 s 所指（彼此以指针相链）的一串结点
    //链接在线性链表 L 最后一个结点
    Link q = L.head;
    while (q->next != NULL)
    {
        q = q->next;
    }
    q->next = s;
    int cnt = 0;
    Link temp = s;
    while (temp != NULL)
    {
        cnt++;
        temp = temp->next;
        if (NULL == temp->next)
        {
            L.tail = temp;//注意更新尾指针
        }
    }

    L.len += cnt;
    //注意要根据这一串结点长度增加链表长度
    return OK;
}
Status Remove(LinkList &L, Link &q)
{
    //删除线性链表 L 中的尾结点并以 q 返回，改变链表的尾指针指向新的尾结点
}
Status InsBefore(LinkList &L, Link &p, Link s)
{
    //已知 p 指向线性链表 L 中的一个结点，将 s 所指结点插入 p 所指节点之前
    //并修改指针 p 指向新插入的节点
}
Status InsAfter(LinkList &L, Link &p, Link s)
{
    //已知 p 指向线性链表 L 中的一个结点，将 s 所指结点插入 p 所指节点之后
    //并修改指针 p 指向新插入的节点
}
Status SetCurElem(Link &p, ElemType e)
{
    //已知 p 指向线性链表中的一个结点，用 e 更新 p 所指结点中数据元素的值
}
ElemType GetCurElem(Link p)
{
    //已知 p 指向线性链表中的一个节点，返回 p 所指结点中数据元素的值
    if (p != NULL)
    {
        return p->data;
    }
    else
    {
        exit(ERROR);
    }
}
Status ListEmpty(LinkList L)
{
    //若线性链表 L 为空，则返回 TRUE，否则返回 FALSE
}
int ListLength(LinkList L)
{
    //返回线性链表 L 中元素的个数

}
Position GetHead(LinkList L)
{
    //返回线性链表 L 中头结点的位置
    return L.head;
}
Position GetLast(LinkList L)
{
    //返回线性链表 L 中最后一个结点的位置
}
Position PriorPos(LinkList L, Link p)
{
    //已知 p 指向线性链表 L 中的一个结点，返回 p 所指结点直接前驱的位置
    //若无前驱，则返回NULL
}
Position NextPos(LinkList L, Link p)
{
    //已知 p 指向线性链表 L 中的一个节点，返回 p 所指结点
    //的直接后继的位置，若无后继，返回 NULL
    Link q = L.head;
    while (q != NULL)
    {
        if(q == p)
        {
            return p->next;
        }
        q = q->next;
    }
    return NULL;
}
Status LocatePos(LinkList L, int i, Link &p)
{
    //返回 p 指示线性链表 L 中第 i 个结点的位置并返回 OK
    //i 值不合法时返回ERROR
    int cnt = 2;
    p = L.head;
    if (i > L.len || i < 1)
    {
        return ERROR;
    }
    while (cnt <= i)
    {
        p = p->next;
        cnt++;
    }
    return OK;

}
Position LocateElem(LinkList L, ElemType e, Status (* compare)(ElemType, ElemType))
{
    //返回线性链表中第一个与 e 满足函数compare() 判定关系的元素的位置
    //若不存在这样的元素，返回 NULL
}
Status ListTraverse(LinkList L, Status (* visit)())
{
    //依次对 L 中每个元素调用函数 visit()，一旦visit() 失败，则操作失败。
}
/**
My Code
*/
void PrintList(LinkList L)
{
    Link p = L.head->next;
    int cnt = 1;
    while (p != NULL && cnt <= L.len)
    {
        printf("%d	", p->data);
        p = p->next;
        cnt++;
    }
    printf("
");
}
int compare(ElemType a, ElemType b)
{
    if (a < b)
    {
        return -1;
    }
    else if (a == b)
    {
        return 0;
    }
    else
    {
        return 1;
    }
}
#endif

　　四.测试