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資料結構—鏈表

2020-09-13 05:46:52 後端開發

看了這個媽媽再也不擔心我的鏈表啦QVQ.....

3.1鏈表的定義

找了一堆感覺都是廢話

3.2動態記憶體分配

malloc：

fp = (資料型別*)malloc(sizeof(資料型別))

free：

free(void *fp)

3.3鏈表的建立

typedef struct list
{
    int num;
    struct list *next;
}node;
typedef node *link;
?
link creat_list(int n)
{
    link head;
    link ptr;
    int i;
?
    head = (link)malloc(sizeof(node));
    if(!head)
    {
        cout << "記憶體分配失敗" << endl;
        return 0;
    }
    head->next = NULL;
    ptr = head;
?
    cout << "輸入n個資料" << endl;
    for(i = 1; i <= n; ++i)
    {
        scanf("%d", &ptr->num);
        ptr->next = (link)malloc(sizeof(node));
        if(!ptr->next)
        {
            cout << "記憶體分配失敗" << endl;
            return 0;
        }
        ptr->next->next = NULL;
        ptr = ptr->next;
    }
    return head;
}

3.4鏈表的遍歷

link find_node(link head, int num)
{
    link ptr;
    ptr = head;
    while (ptr != NULL)
    {
        if(ptr->num == num)
            return ptr;
        ptr = ptr->next;
    }
    cout << "node" << endl;
    return ptr;
}

3.5鏈表的連接

link concatenate(link ptr1, link ptr2)
{
    link ptr;
    ptr = ptr1;
    while(ptr->next != NULL) //讓ptr1的尾巴指向ptr2的頭
        ptr = ptr->next;
    ptr->next = ptr2;
    return ptr1;
}

3.6鏈表內節點的洗掉

三種情況：

  • 洗掉第一個節點

  • 洗掉最后一個節點

  • 洗掉中間節點

link delete_node(link head, link ptr)
{
    link previous;
    if(ptr == head) //刪頭
        return head->next;
    else
    {
        previous = head;
        while (previous->next != ptr)
        {
            previous = previous->next;
        }
        previous->next = ptr->next;
    }
    free(ptr); //有借有還，再借不難
    return head;
}

3.7釋放鏈表的記憶體空間

link destroy_list(link head)
{
    link ptr;
    while(head != NULL)
    {
        ptr = head;
        head = head->next;
        free(ptr);
    }
}

3.8鏈表內節點的插入

與洗掉一樣會有三種情況

link insert_node(link head, link ptr, int value) //插入在ptr之后
{
    link new_node = (link)malloc(sizeof(node));
    if(!new_node)
    {
        cout << "分配記憶體失敗" << endl;
        return NULL;
    }
    new_node->num = value;
    new_node->next = NULL;
    if(ptr == NULL) //頭插
    {
        new_node->next = head;
        return new_node;
    }
    else
    {
        if(ptr->next == NULL) //尾插
            ptr->next = new_node;
        else //中間插
        {
            new_node->next = ptr->next;
            ptr->next = new_node;
        }
        
    }
    return head;
}

3.9鏈表結構的反轉

link invert_list(link head)
{
    link mid, last;
    mid = NULL;
    while(head != NULL)
    {
        last = mid;
        mid = head;
        head = head->next;
        mid->next = last;
    }
    return mid;
}

讓我們看看具體是怎么來的：

  1. 執行while之前 head指向鏈表第一個 mid == NULL， last無值

  2. 執行一次 head指向鏈表第二個 mid 指向 鏈表第一個 last == NULL

  3. 再執行一次 head指向鏈表第三個 mid 指向 鏈表第二個 last 指向 鏈表第一個 并且 mid的前驅是last

  4. 反復直到反轉完成 回傳mid 也就是反轉后的頭節點

3.10回圈鏈表結構

頭尾相連的鏈表

3.10.1首先建立鏈表

typedef struct clist
{
    int data;
    struct clist *next;
}cnode;
typedef cnode *clink;
?
clink creat_list(int n)
{
    clink head;
    clink ptr;
    int i;
?
    head = (clink)malloc(sizeof(cnode));
    if(!head)
    {
        cout << "記憶體分配失敗" << endl;
        return 0;
    }
    head->next = NULL;
    ptr = head;
?
    cout << "輸入n個資料" << endl;
    for(i = 1; i <= n; ++i)
    {
        scanf("%d", &ptr->data);
        ptr->next = (clink)malloc(sizeof(cnode));
        if(!ptr->next)
        {
            cout << "記憶體分配失敗" << endl;
            return 0;
        }
        ptr->next->next = NULL;
        ptr = ptr->next;
    }
    ptr->next = NULL;
    return head;
}

3.10.2回圈鏈表內節點的插入

  • 情況一 ：插在鏈表的頭部成為鏈表的新開始

    • 將新節點的指標指向鏈表的第一個節點

    • 找到最后一個節點且將其指標指向新節點

    • 回傳新節點 為鏈表新頭部

  • 情況二：除情況一的其他情況，假設插在ptr之后

    • 將新節點的指標指向ptr下一節點

    • 將ptr的下一節點設為新節點

clink insert_node(clink head, clink ptr, int value)
{
    clink new_node = (clink)malloc(sizeof(cnode));
    clink previous;
    if(!new_node)
    {
        cout << "分配記憶體失敗" << endl;
        return NULL;
    }
    new_node->data = value;
    new_node->next = NULL;
    if(head == NULL) //原先就是空表
    {
        new_node->next = new_node;
        return new_node;
    }
    if(ptr == NULL) // 頭插
    {
        new_node->next = head;
        previous = head;
        while(previous->next != NULL)
            previous = previous->next;
        previous->next = new_node;
        head = new_node;
    }
    else
    {
        new_node->next = ptr->next;
        ptr->next = new_node;
    }
    return head;
}

3.10.3回圈鏈表內節點的洗掉

  • 情況一：刪第一個

    • 將鏈表的開始移向下一節點

    • 將最后一個節點指向第二個節點

  • 情況二：除情況一的其他情況，洗掉ptr

    • 找到ptr的前一個節點

    • 將ptr前一個節點的后繼設為ptr的后繼

clink delete_node(clink head, clink ptr)
{
    clink previous;
    if(head == NULL) //空表
        return NULL;
    previous = head;
    if(head != head->next) //不止一個節點
        while(previous->next != ptr)
            previous = previous->next;
?
    if(ptr == head) //頭插
    {
        head = head->next;
        previous->next = ptr->next;
    }
    else
    {
        previous->next = ptr->next;
    }
    free(ptr);
    return head;
}

 

3.11雙向鏈表結構

3.11.1雙向鏈表的建立

倆個指標，一個指向前驅，一個指向后繼

typedef struct dlist
{
    int data;
    struct dlist *front; //后繼
    struct dlist *back; //前驅
}dnode;
typedef dnode *dlink;
?
dlink create_dlist(int *arr, int len)
{
    dlink head, before, new_node;
    int i;
    head = (dlink)malloc(sizeof(dnode));
    if(!head)
    {
        cout << "記憶體分配失敗" << endl;
        return NULL;
    }
    head->data = arr[0];
    head->back = NULL;
    head->front = NULL;
    before = head;
    for(i = 1; i < len; ++i)
    {
        new_node = (dlink)malloc(sizeof(dnode));
        new_node->data = arr[i];
        new_node->front = NULL;
        new_node->back = before;
        before = new_node;
    }
    return head;
}

3.11.2雙向鏈表的插入

  • 情況一：頭插

    • 將新節點的指標front指向雙向鏈表的開始

    • 將表頭的back指向新節點

    • head = new_node

  • 情況二：尾插

    • 將最后一個節點的front指向新節點

    • 新節點的back指向尾部

  • 情況三：中間插，假設在ptr之后

    • 新節點的前驅指向ptr

    • 新節點的后繼變為ptr的后繼

    • ptr的后繼指向新節點

    • 原ptr后繼的前驅指向新節點

dlink insert_node(dlink head, dlink ptr, int value)
{
    dlink new_node = (dlink)malloc(sizeof(dnode));
    if(!new_node)
    {
        cout << "記憶體分配失敗" << endl;
        return NULL;
    }
    new_node->back = NULL;
    new_node->front = NULL;
    new_node->data = value;
    if(head == NULL) //空表
        return new_node;
    if(ptr == NULL) //頭插
    {
        new_node->front = head;
        head->back = new_node;
        head = new_node;
    }
    else
    {
        if(ptr->front == NULL) //尾插
        {
            ptr->front = new_node;
            new_node->back = ptr;
        }
        else
        {
            ptr->front->back = new_node;
            new_node->front = ptr->front;
            new_node->back = ptr;
            ptr->front = new_node;
        }
        
    }
    return head;  
}

3.11.3雙向鏈表節點的洗掉

  • 情況一：刪頭

    • 將指向鏈表開始節點的指標head指向第二個節點

    • 將第二個節點的前驅設為NULL

  • 情況二：刪尾

    • 最后一節點的后繼設為NULL

  • 情況三：刪中間，洗掉ptr

    • ptr前驅的后繼設為ptr后繼的前驅

    • ptr后繼的前驅設為ptr前驅的后繼

dlink delete_node(dlink head, dlink ptr)
{
    if(ptr->back == NULL) //刪頭
    {
        head = head->front;
        head->back = NULL;
    }
    else
    {
        if(ptr->front == NULL) //刪尾
        {
            ptr->back->front == NULL;
        }
        else
        {
            ptr->back->front = ptr->front;
            ptr->front->back = ptr->back;
        }
        
    }
    free(ptr);
    return head;
}

3.12回圈雙向鏈表

3.12.1建立

typedef struct dlist
{
    int data;
    struct dlist *front; //后繼
    struct dlist *back; //前驅
}cdnode;
typedef cdnode *cdlink;
?
cdlink create_dlist(int *arr, int len)
{
    cdlink head, before, new_node;
    int i;
    head = (cdlink)malloc(sizeof(cdnode));
    if(!head)
    {
        cout << "記憶體分配失敗" << endl;
        return NULL;
    }
    head->data = arr[0];
    head->back = NULL;
    head->front = NULL;
    before = head;
    for(i = 1; i < len; ++i)
    {
        new_node = (cdlink)malloc(sizeof(cdnode));
        new_node->data = arr[i];
        new_node->front = NULL;
        new_node->back = before;
        before = new_node;
    }
    head->back = new_node;
    new_node->front = head;
    //head->back = NULL;
    //new_node->front = NULL;
    return head;
}

  • 情況一：洗掉或插入第一個節點

  • 情況二：除情況一

3.12.2洗掉

cdlink delete_node(cdlink head, cdlink ptr)
{
    if(head == NULL)
        return NULL;
    if(ptr == head) head = head->front; //頭
    ptr->back->front = ptr->front;
    ptr->front->back = ptr->back;
    free(ptr);
    return head;
}

 

3.12.3插入

cdlink insert_node(cdlink head, cdlink ptr, int value)
{
    cdlink new_node = (cdlink)malloc(sizeof(cdnode));
    if(!new_node)
    {
        cout << "記憶體分配失敗" << endl;
        return NULL;
    }
    new_node->data = value;
    if(head == NULL) //空表
    {
        new_node->back = new_node;
        new_node->front = new_node;
        return new_node;
    }
    if(ptr == NULL) //頭插
    {
        head->back->front = new_node;
        new_node->front = head;
        new_node->back = head->back;
        head->back = new_node;
        head = new_node;
    }
    else
    {
        ptr->front->back = new_node;
        new_node->front = ptr->front;
        new_node->back = ptr;
        ptr->front = new_node;
    }
    return head;
}

最后代碼大匯總

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

typedef struct list
{
    int num;
    struct list *next;
}node;
typedef node *link;

link creat_list(int n)
{
    link head;
    link ptr;
    int i;

    head = (link)malloc(sizeof(node));
    if(!head)
    {
        cout << "記憶體分配失敗" << endl;
        return 0;
    }
    head->next = NULL;
    ptr = head;

    cout << "輸入n個資料" << endl;
    for(i = 1; i <= n; ++i)
    {
        scanf("%d", &ptr->num);
        ptr->next = (link)malloc(sizeof(node));
        if(!ptr->next)
        {
            cout << "記憶體分配失敗" << endl;
            return 0;
        }
        ptr->next->next = NULL;
        ptr = ptr->next;
    }
    return head;
}

link find_node(link head, int num)
{
    link ptr;
    ptr = head;
    while (ptr != NULL)
    {
        if(ptr->num == num)
            return ptr;
        ptr = ptr->next;
    }
    cout << "node" << endl;
    return ptr;
}

link concatenate(link ptr1, link ptr2)
{
    link ptr;
    ptr = ptr1;
    while(ptr->next != NULL)
        ptr = ptr->next;
    ptr->next = ptr2;
    return ptr1;
}

link delete_node(link head, link ptr)
{
    link previous;
    if(ptr == head)
        return head->next;
    else
    {
        previous = head;
        while (previous->next != ptr)
        {
            previous = previous->next;
        }
        previous->next = ptr->next;
    }
    free(ptr);
    return head;
}

link destroy_list(link head)
{
    link ptr;
    while(head != NULL)
    {
        ptr = head;
        head = head->next;
        free(ptr);
    }
}

link insert_node(link head, link ptr, int value) //插入在ptr之后
{
    link new_node = (link)malloc(sizeof(node));
    if(!new_node)
    {
        cout << "分配記憶體失敗" << endl;
        return NULL;
    }
    new_node->num = value;
    new_node->next = NULL;
    if(ptr == NULL) //頭插
    {
        new_node->next = head;
        return new_node;
    }
    else
    {
        if(ptr->next == NULL) //尾插
            ptr->next = new_node;
        else //中間插
        {
            new_node->next = ptr->next;
            ptr->next = new_node;
        }
        
    }
    return head;
}

link invert_list(link head)
{
    link mid, last;
    mid = NULL;
    while(head != NULL)
    {
        last = mid;
        mid = head;
        head = head->next;
        mid->next = last;
    }
    return mid;
}

int main()
{

    return 0;
}   
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;

typedef struct clist
{
    int data;
    struct clist *next;
}cnode;
typedef cnode *clink;

clink creat_list(int n)
{
    clink head;
    clink ptr;
    int i;

    head = (clink)malloc(sizeof(cnode));
    if(!head)
    {
        cout << "記憶體分配失敗" << endl;
        return 0;
    }
    head->next = NULL;
    ptr = head;

    cout << "輸入n個資料" << endl;
    for(i = 1; i <= n; ++i)
    {
        scanf("%d", &ptr->data);
        ptr->next = (clink)malloc(sizeof(cnode));
        if(!ptr->next)
        {
            cout << "記憶體分配失敗" << endl;
            return 0;
        }
        ptr->next->next = NULL;
        ptr = ptr->next;
    }
    ptr->next = NULL;
    //ptr->next = head;
    return head;
}

clink insert_node(clink head, clink ptr, int value)
{
    clink new_node = (clink)malloc(sizeof(cnode));
    clink previous;
    if(!new_node)
    {
        cout << "分配記憶體失敗" << endl;
        return NULL;
    }
    new_node->data = https://www.cnblogs.com/xiguan/p/value;
    new_node->next = NULL;
    if(head == NULL) //原先就是空表
    {
        new_node->next = new_node;
        return new_node;
    }
    if(ptr == NULL) // 頭插
    {
        new_node->next = head;
        previous = head;
        while(previous->next != NULL)
            previous = previous->next;
        previous->next = new_node;
        head = new_node;
    }
    else
    {
        new_node->next = ptr->next;
        ptr->next = new_node;
    }
    return head;
}

clink delete_node(clink head, clink ptr)
{
    clink previous;
    if(head == NULL) //空表
        return NULL;
    previous = head;
    if(head != head->next) //不止一個節點
        while(previous->next != ptr)
            previous = previous->next;

    if(ptr == head) //頭插
    {
        head = head->next;
        previous->next = ptr->next;
    }
    else
    {
        previous->next = ptr->next;
    }
    free(ptr);
    return head;
}

int main()
{
    
    return 0;
}

 

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

typedef struct dlist
{
    int data;
    struct dlist *front; //后繼
    struct dlist *back; //前驅
}dnode;
typedef dnode *dlink;

dlink create_dlist(int *arr, int len)
{
    dlink head, before, new_node;
    int i;
    head = (dlink)malloc(sizeof(dnode));
    if(!head)
    {
        cout << "記憶體分配失敗" << endl;
        return NULL;
    }
    head->data = https://www.cnblogs.com/xiguan/p/arr[0];
    head->back = NULL;
    head->front = NULL;
    before = head;
    for(i = 1; i < len; ++i)
    {
        new_node = (dlink)malloc(sizeof(dnode));
        new_node->data = arr[i];
        new_node->front = NULL;
        new_node->back = before;
        before = new_node;
    }
    return head;
}

dlink insert_node(dlink head, dlink ptr, int value)
{
    dlink new_node = (dlink)malloc(sizeof(dnode));
    if(!new_node)
    {
        cout <<"記憶體分配失敗" << endl;
        return NULL;
    }
    new_node->back = NULL;
    new_node->front = NULL;
    new_node->data = https://www.cnblogs.com/xiguan/p/value;
    if(head == NULL) //空表
        return new_node;
    if(ptr == NULL) //頭插
    {
        new_node->front = head;
        head->back = new_node;
        head = new_node;
    }
    else
    {
        if(ptr->front == NULL) //尾插
        {
            ptr->front = new_node;
            new_node->back = ptr;
        }
        else
        {
            ptr->front->back = new_node;
            new_node->front = ptr->front;
            new_node->back = ptr;
            ptr->front = new_node;
        }
        
    }
    return head;  
}

dlink delete_node(dlink head, dlink ptr)
{
    if(ptr->back == NULL) //刪頭
    {
        head = head->front;
        head->back = NULL;
    }
    else
    {
        if(ptr->front == NULL) //刪尾
        {
            ptr->back->front == NULL;
        }
        else
        {
            ptr->back->front = ptr->front;
            ptr->front->back = ptr->back;
        }
        
    }
    free(ptr);
    return head;
}

int main()
{

    return 0;
}
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

typedef struct dlist
{
    int data;
    struct dlist *front; //后繼
    struct dlist *back; //前驅
}cdnode;
typedef cdnode *cdlink;

cdlink create_dlist(int *arr, int len)
{
    cdlink head, before, new_node;
    int i;
    head = (cdlink)malloc(sizeof(cdnode));
    if(!head)
    {
        cout << "記憶體分配失敗" << endl;
        return NULL;
    }
    head->data = https://www.cnblogs.com/xiguan/p/arr[0];
    head->back = NULL;
    head->front = NULL;
    before = head;
    for(i = 1; i < len; ++i)
    {
        new_node = (cdlink)malloc(sizeof(cdnode));
        new_node->data = arr[i];
        new_node->front = NULL;
        new_node->back = before;
        before = new_node;
    }
    head->back = new_node;
    new_node->front = head;
    //head->back = NULL;
    //new_node->front = NULL;
    return head;
}

cdlink delete_node(cdlink head, cdlink ptr)
{
    if(head == NULL)
        return NULL;
    if(ptr == head) head = head->front; //頭
    ptr->back->front = ptr->front;
    ptr->front->back = ptr->back;
    free(ptr);
    return head;
}

cdlink insert_node(cdlink head, cdlink ptr, int value)
{
    cdlink new_node = (cdlink)malloc(sizeof(cdnode));
    if(!new_node)
    {
        cout <<"記憶體分配失敗" << endl;
        return NULL;
    }
    new_node->data = https://www.cnblogs.com/xiguan/p/value;
    if(head == NULL) //空表
    {
        new_node->back = new_node;
        new_node->front = new_node;
        return new_node;
    }
    if(ptr == NULL) //頭插
    {
        head->back->front = new_node;
        new_node->front = head;
        new_node->back = head->back;
        head->back = new_node;
        head = new_node;
    }
    else
    {
        ptr->front->back = new_node;
        new_node->front = ptr->front;
        new_node->back = ptr;
        ptr->front = new_node;
    }
    return head;
}

int main()
{

    return 0;
}

 

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