??本篇文章我們學習線性表的鏈式表示,也就是鏈表,我們知道,順序表可以隨機存取,查找方便,但是插入和洗掉需要移動大量元素,鏈式存盤線性表的時候,不需要使用地址連續的存盤單元,而是通過"鏈"建立起資料元素之間的邏輯關系,不要求物理位置連續,插入和洗掉只需要修改指標,很方便,但是這樣的話由于不要求物理位置連續,就會失去隨機存取的優點,下面就來介紹各種鏈表的,
??由于鏈表在網上的介紹很多,所以具體結構就不用圖片展示了,直接介紹如何用代碼實作,
一:單鏈表定義
??線性表最簡單的鏈式儲存是單鏈表,是通過一組任意的存盤單元存盤線性表中的資料元素,和順序表不同的是,任意代表存盤單元位置不相鄰,而單鏈表的結點也和順序表不同,
??單鏈表除存放元素自身的資訊之外,還需要存放一個指向其后繼結點的指標,也就是結點包括資料域和指標域,指標存放繼結點的地址,因為附加了一個指標域,所以存在浪費空間,空間利用率不高的情況,因為不是隨機存盤的,所以就造成了它的缺點是如果需要查找某個特定的結點時,需要從表頭開始遍歷,依次查找,
??單鏈表的結點型別描述如下:
typedef struct LNode{
ElemType data;
struct LNode *next;
}LNode,*LinkList;
??通常用頭指標來標識一個單鏈表,頭指標為NULL表示一個空表,有時候為了操作上的方便,在單鏈表頭指標和第一個結點之間附加一個結點,稱為頭結點,頭結點的資料域可以不包含任何資訊,也可以記錄表長等資訊,頭結點的指標域指向線性表的第一個元素結點,
??引入頭結點優點:
??在鏈表的第一個位置上的操作和在表的其他位置上的操作一致,無須進行特殊處理,
??無論鏈表是否為空,頭指標都是指向頭結點的非空指標(空表中頭結點的指標域為空),空表和非空表的處理得到了統一,
二:單鏈表的操作
1.頭插法建立單鏈表
??該方法將新結點插入到鏈表的表頭,即頭結點之后,
??該演算法相當于改變了頭結點和其后繼結點之間的對應關系,代碼如下:
LinkList List_HeadInsert(LinkList &L){
LNode *s,int x;
L = (LinkList)malloc(sizeof(LNode)); //創建頭結點
L->next = NULL; //初始為空鏈表
scanf("%d", &x);
while(x!=99999){
//創建新結點,區別頭結點用 LNode*指向
s = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));
s->data = https://www.cnblogs.com/ITXiaoAng/p/x;
s->next = L->next;
L->next = s;
scanf("%d", &x);
}
return L;
}
??由于頭插法是在表頭插,只改變頭結點的指向,則插入后的時間復雜度為O(1),則對于一個表長為n的單鏈表,頭插法建立完單鏈表的總的時間復雜度為O(n),
2.尾插法建立單鏈表
??還有一種演算法是在鏈表的表尾插入,因此必須增加一個尾指標r,使其指向當前鏈表的尾結點,然后把尾結點的指標指向要插入的元素,代碼如下:
LinkList List_TailInsert(LinkList &L){
int x;
L = (LinkList)malloc(sizeof(LNode)); //創建頭結點
LNode *s,*r = L; //r為尾指標
scanf("%d", &x);
while(x!=99999){
s = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));
s->data = https://www.cnblogs.com/ITXiaoAng/p/x;
r->next = s;
r=s; //r指向新的尾結點
scanf("%d", &x);
}
s->next = NULL; //尾指標置為空
return L;
}
??因為附設了一個指向尾結點的指標,所以時間復雜度和頭插法相同,
3.按序號查找結點值
??這個就是最簡單查找結點的方法,從第一個結點出發,直到找到第i個結點為止,否則回傳最后一個節點的指標域NULL,代碼如下:
LNode *GetElem(LinkList L,int i){
int j = 1; //計數,初始值為1
LNode *p = L->next; //頭結點賦值給p
if(i == 0)
return L; //若i等于0,則回傳頭結點
if(i < 1)
return NULL; //若i無效,則回傳NULL
//從第1個結點開始找,知道找到第i個結點
while(p && j < i){
p = p->next;
j++;
}
//回傳第i個結點的指標,若i大于表長則回傳NULL
return p;
}
4.按值查找結點值
??這個也是最簡單查找結點的方法,從第一個結點出發,直到找到第1個結點等于e的值為止,否則回傳最后一個節點的指標域NULL,代碼如下:
LNode *LocateElem(LinkList L,int e){
LNode *p = L->next;
//從第一個結點查找data域為e的結點
while(p != NULL && p->data != e)
p = p->next;
//找到后回傳該結點指標,否則回傳NULL
return p;
}
??因為最快情況要遍歷整個鏈表,所以按值查找和按位查找元素的平均時間復雜度都是O(n),
5.隨機插入結點操作
??該操作把值為x的新結點插入到單鏈表的第i個位置上,首先呼叫查找演算法GetElem(L,i-1),查找到第i-1個結點,然后改變指標即可,演算法的位置不能顛倒,否則會造成等號兩邊不相等的錯誤,代碼如下:
p = GetElem(L,i-1)
s->next = p->next;
p->next = s;
??本演算法的時間主要花在查找第i-1個元素,時間復雜度是O(n),如果給定結點插入新結點,時間復雜度僅為O(1),該演算法是前插操作,
??也可以對線性表進行前插操作,但是也可以轉化為后插操作,重要的是找到前插位置元素的前驅結點,時間復雜度為O(n),也可以用如下的演算法轉化為后插操作實作,代碼如下:
//和之前的后插操作一樣
s->next = p->next;
p->next = s;
temp = s->data;
s->data = https://www.cnblogs.com/ITXiaoAng/p/p->data;
p->data = temp;
//交換資料域
6.洗掉結點操作
??洗掉結點操作將單鏈表的第i個結點洗掉先找到要洗掉元素的前驅結點,然后修改指標,就可以將其洗掉,代碼如下:
p = GetElem(L,i-1)
q = p->next;
p->next = q->next;
free(q);
??由于洗掉操作也是先要找到其前驅結點,因此演算法的主要時間也耗費在查找操作上,時間復雜度為O(n),
??也可以用其他方法洗掉結點,
7.求表長操作
??求表長的操作就是計算單鏈表中資料結點的個數,需要設定一個計數器變數,最后求得表長,演算法的時間復雜度為O(n),
8.注意事項
??由于單鏈表的長度是不包括頭結點的,因此不帶頭結點和帶頭結點的單鏈表在求表長操作上會有不同,
三:雙鏈表
??單鏈表只有一個指標,因此單鏈表只能依次從后往前遍歷,訪問后繼結點的時間復雜度是O(1),訪問前驅結點的時間復雜度是o(n),
??為了克服這種缺點,引入了雙鏈表,有兩個指標prior和next,結構代碼如下:
typedef struct DNode{ //定義雙鏈表結點型別
ElemType data; //資料域
struct DNode *prior,*next; //前驅和后繼指標
}DNode,*DLinkList;
??雙鏈表增加了一個指向前驅的prior指標,因此按值查找和安危查找的操作與單鏈表相同,但雙鏈表在插入和洗掉操作的實作上,與單鏈表有著較大的不同,是由于也要對prior指標修改,保證在修改程序中不斷鏈,雙鏈表很方便地找到其前驅結點,因此,插入和洗掉操作的時間復雜度僅為O(n),
1.雙鏈表的插入操作
s->next = p->next;
p->next->prior = s;
s->prior = p;
p->next = s;
2.雙鏈表的洗掉操作
p->next = q->next;
q->next->prior = p;
free(q);
四.其他鏈表
??還有其他鏈表,這里進行介紹.
1.回圈單鏈表
??回圈單鏈表相當于把最后一個結點的指標從NULL改為指向頭結點,從而使整個鏈表形成一個環,因此回圈單鏈表的判空條件是指標是否等于頭指標,
??回圈單鏈表插入,洗掉演算法和單鏈表一樣,不用的是如果操作在表尾進行,讓單鏈表保持回圈的性質,正是因為回圈單鏈表是一個環,所以在任何位置上的插入和洗掉操作都是等價的,無需判斷是否是表尾,
??回圈單鏈表可以從表中的任意一個結點開始遍歷單鏈表,有時操作在表頭和表尾進行,僅設尾指標,使操作效率更高,是由于r->next即為頭指標,對于表頭和表尾的操作都只需要O(1)的時間復雜度,
2.回圈雙鏈表
??回圈雙鏈表就是回圈單鏈表然后加上頭結點的prior指標還要指向表尾結點,在回圈雙鏈表中,某結點為尾結點時,它的指標域是頭指標;當回圈雙鏈表為空表時,頭結點的prior和next域都等于頭指標,
3.靜態鏈表
??靜態鏈表借助陣串列示,也有資料域和指標域,但這里的指標是結點的相對地址,也就是陣列下標,又稱游標,需要預先分配一塊連續的記憶體空間,可以理解為順序表資料元素加一個指標域,
??靜態鏈表以next==-1作為結束的標志,靜態鏈表的插入,洗掉操作與動態鏈表相同,但沒有單鏈表使用方便,是為了不支持指標的高級語言設計的,比如python,Basic,
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