1. 引言
本文讨论双向链表、循环链表的一些基本操作。
2. 双向链表
typedef struct DuLNode
{
ElemType data;
DuLNode *prior,*next;
}DuLNode,*DuLinkList;
2.2 双向链表的基本操作(带头结点)
(1)在带头结点的双向链表L中第i个位置之前插入元素e,i的合法值为1≤i≤表长+1
Status ListInsert(DuLinkList L,int i,ElemType e)
{
int j = 0;
DuLinkList p = L, s;
// 寻找第i-1个结点
while (j < i-1 && p)
{
p = p->next;
j++;
}
if (!p || j > i-1)
return ERROR;
s = (DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));
if (!s) exit(OVERFLOW);
s->data = e;
// 插入位置为表长加1时
if (!p->next)
{
s->next = p->next;
s->prior = p;
p->next = s;
}
// 插入位置不为表长加1时
else
{
s->next = p->next;
p->next->prior = s;
p->next = s;
s->prior = p;
}
return OK;
}
// 删除带头结点的双向链表L的第i个元素,i的合法值为1≤i≤表长
Status ListDelete(DuLinkList L,int i,ElemType &e)
{
int j = 0;
DuLinkList p = L, q;
// 寻找第i个结点,并令p指向其前驱
while (j < i-1 && p->next)
{
p = p->next;
j++;
}
if (!p->next || j > i-1)
return ERROR;
q = p->next;
e = q->data;
//删除最后一个元素时
if (q->next)
{
p->next = q->next;
q->next->prior = p;
}
//删除元素不为最后一个
else
{
p->next = q->next;
}
free(q);
return OK;
}
(3)其他的基本操作很简单,在此将不再一一列举,把他放在我的下载资料里(dulist.cpp),含main函数,测试这些基本操作。
3. 循环链表
3.1 设立尾指针的单循环链表
// 设立尾指针的单循环链表的12个基本操作
#include "ds.h"
using namespace std;
//#define TEST_ALGO
typedef int ElemType;
typedef struct LNode{
ElemType data;
struct LNode *next;
}LNode, *LinkList;
void InitList(LinkList &L);
void DestoryList(LinkList &L);
void ClearList(LinkList &L); // 改变头指针L
Status ListEmpty(LinkList L);
int ListLength(LinkList L);
Status GetElem(LinkList L, int i, ElemType &e);
int LocateElem(LinkList L, ElemType e, Status(*compare)(ElemType, ElemType));
Status PriorElem(LinkList L, ElemType cur_e, ElemType &pre_e);
Status NextElem(LinkList L, ElemType cur_e, ElemType &next_e);
Status InsertList(LinkList &L, int i, ElemType e); // 改变头指针L
Status DeleteList(LinkList &L, int i, ElemType &e); // 改变头指针L
void ListTraverse(LinkList L, void(*vi)(ElemType &e));
void MergeList(LinkList &La,LinkList Lb);
Status compare(ElemType e1, ElemType e2);
void print(ElemType &e);
void InitList(LinkList &L)
{ // 操作结果:构造一个空的线性表L
L=(LinkList)malloc(sizeof(LNode)); // 产生头结点,并使L指向此头结点
if(!L) // 存储分配失败
exit(OVERFLOW);
L->next=L; // 指针域指向头结点
}
void DestroyList(LinkList &L)
{ // 操作结果:销毁线性表L
LinkList q,p=L->next; // p指向头结点
while(p!=L) // 没到表尾
{
q=p->next;
free(p);
p=q;
}
free(L);
L=NULL;
}
void ClearList(LinkList &L) // 改变L
{ // 初始条件:线性表L已存在。操作结果:将L重置为空表
LinkList p,q;
L=L->next; // L指向头结点
p=L->next; // p指向第一个结点
while(p!=L) // 没到表尾
{
q=p->next;
free(p);
p=q;
}
L->next=L; // 头结点指针域指向自身
}
Status ListEmpty(LinkList L)
{ // 初始条件:线性表L已存在。操作结果:若L为空表,则返回TRUE,否则返回FALSE
if(L->next==L) // 空
return TRUE;
else
return FALSE;
}
int ListLength(LinkList L)
{ // 初始条件:L已存在。操作结果:返回L中数据元素个数
int i=0;
LinkList p=L->next; // p指向头结点
while(p!=L) // 没到表尾
{
i++;
p=p->next;
}
return i;
}
Status GetElem(LinkList L,int i,ElemType &e)
{ // 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; // 初始化,j为计数器
LinkList p=L->next->next; // p指向第一个结点
if(i<=0||i>ListLength(L)) // 第i个元素不存在
return ERROR;
while(jnext;
j++;
}
e=p->data; // 取第i个元素
return OK;
}
int LocateElem(LinkList L,ElemType e,Status(*compare)(ElemType,ElemType))
{ // 初始条件:线性表L已存在,compare()是数据元素判定函数
// 操作结果:返回L中第1个与e满足关系compare()的数据元素的位序。
// 若这样的数据元素不存在,则返回值为0
int i=0;
LinkList p=L->next->next; // p指向第一个结点
while(p!=L->next)
{
i++;
if(compare(p->data,e)) // 满足关系
return i;
p=p->next;
}
return 0;
}
Status PriorElem(LinkList L,ElemType cur_e,ElemType &pre_e)
{ // 初始条件:线性表L已存在
// 操作结果:若cur_e是L的数据元素,且不是第一个,则用pre_e返回它的前驱,
// 否则操作失败,pre_e无定义
LinkList q,p=L->next->next; // p指向第一个结点
q=p->next;
while(q!=L->next) // p没到表尾
{
if(q->data==cur_e)
{
pre_e=p->data;
return TRUE;
}
p=q;
q=q->next;
}
return FALSE; // 操作失败
}
Status NextElem(LinkList L,ElemType cur_e,ElemType &next_e)
{ // 初始条件:线性表L已存在
// 操作结果:若cur_e是L的数据元素,且不是最后一个,则用next_e返回它的后继,
// 否则操作失败,next_e无定义
LinkList p=L->next->next; // p指向第一个结点
while(p!=L) // p没到表尾
{
if(p->data==cur_e)
{
next_e=p->next->data;
return TRUE;
}
p=p->next;
}
return FALSE; // 操作失败
}
Status ListInsert(LinkList &L,int i,ElemType e) // 改变L
{ // 在L的第i个位置之前插入元素e
LinkList p=L->next,s; // p指向头结点
int j=0;
if(i<=0||i>ListLength(L)+1) // 无法在第i个元素之前插入
return ERROR;
while(jnext;
j++;
}
s=(LinkList)malloc(sizeof(LNode)); // 生成新结点
s->data=e; // 插入L中
s->next=p->next;
p->next=s;
if(p==L) // 改变尾结点
L=s;
return OK;
}
Status ListDelete(LinkList &L,int i,ElemType &e) // 改变L
{ // 删除L的第i个元素,并由e返回其值
LinkList p=L->next,q; // p指向头结点
int j=0;
if(i<=0||i>ListLength(L)) // 第i个元素不存在
return ERROR;
while(jnext;
j++;
}
q=p->next; // q指向待删除结点
p->next=q->next;
e=q->data;
if(L==q) // 删除的是表尾元素
L=p;
free(q); // 释放待删除结点
return OK;
}
void ListTraverse(LinkList L,void(*vi)(ElemType &))
{ // 初始条件:L已存在。操作结果:依次对L的每个数据元素调用函数vi()
LinkList p=L->next->next; // p指向首元结点
while(p!=L->next) // p不指向头结点
{
vi(p->data);
p=p->next;
}
printf("\n");
}
//两个仅设表尾指针的循环链表的合并
void MergeList(LinkList &La,LinkList Lb)
{ // 将Lb合并到La的表尾,由La指示新表
LinkList p=Lb->next;
Lb->next=La->next;
La->next=p->next;
free(p);
La=Lb;
}
Status compare(ElemType a, ElemType b)
{
if (a == b)
return TRUE;
else
return FALSE;
}
void print(ElemType &e)
{
printf("%d ", e);
}
int main()
{
LinkList L;
ElemType e;
int j;
Status i;
InitList(L); // 初始化单循环链表L
i=ListEmpty(L);
printf("L是否空 i=%d(1:空 0:否)\n",i);
ListInsert(L,1,3); // 在L中依次插入3,5
ListInsert(L,2,5);
i=GetElem(L,1,e);
j=ListLength(L);
printf("L中数据元素个数=%d,第1个元素的值为%d。\n",j,e);
printf("L中的数据元素依次为:");
ListTraverse(L,print);
PriorElem(L,5,e); // 求元素5的前驱
printf("5前面的元素的值为%d。\n",e);
NextElem(L,3,e); // 求元素3的后继
printf("3后面的元素的值为%d。\n",e);
printf("L是否空 %d(1:空 0:否)\n",ListEmpty(L));
j=LocateElem(L,5,compare);
if(j)
printf("L的第%d个元素为5。\n",j);
else
printf("不存在值为5的元素\n");
i=ListDelete(L,2,e);
printf("删除L的第2个元素:\n");
if(i)
{
printf("删除的元素值为%d,现在L中的数据元素依次为:",e);
ListTraverse(L,print);
}
else
printf("删除不成功!\n");
ClearList(L);
printf("清空L后,L是否空:%d(1:空 0:否)\n",ListEmpty(L));
DestroyList(L);
// 测试两个仅设表尾指针的循环链表的合并
int n=5,k;
LinkList La,Lb;
InitList(La);
for(k=1;k<=n;k++)
ListInsert(La,k,k);
printf("La="); // 输出链表La的内容
ListTraverse(La,print);
InitList(Lb);
for(k=1;k<=n;k++)
ListInsert(Lb,1,k*2);
printf("Lb="); // 输出链表Lb的内容
ListTraverse(Lb,print);
MergeList(La,Lb);
printf("La+Lb="); // 输出合并后的链表的内容
ListTraverse(La,print);
return 0;
}
3.2 双向循环链表(带头结点)
// 带头结点的双向循环链表的基本操作(14个)
#include "ds.h"
using namespace std;
typedef int ElemType;
typedef struct DuLNode
{
ElemType data;
DuLNode *prior,*next;
}DuLNode,*DuLinkList;
void InitList(DuLinkList &L);
void DestroyList(DuLinkList &L);
void ClearList(DuLinkList L);
Status ListEmpty(DuLinkList L);
int ListLength(DuLinkList L);
Status GetElem(DuLinkList L,int i,ElemType &e);
DuLinkList GetElemP(DuLinkList L,int i); // 另加
int LocateElem(DuLinkList L,ElemType e,Status(*compare)(ElemType,ElemType));
Status PriorElem(DuLinkList L,ElemType cur_e,ElemType &pre_e);
Status NextElem(DuLinkList L,ElemType cur_e,ElemType &next_e);
Status ListInsert(DuLinkList L,int i,ElemType e);
Status ListDelete(DuLinkList L,int i,ElemType &e);
void ListTraverse(DuLinkList L,void(*vi)(ElemType));
void ListTraverseBack(DuLinkList L,void(*print)(ElemType));
int compare(ElemType a,ElemType b);
void print(ElemType c);
void InitList(DuLinkList &L)
{ // 产生空的双向循环链表L
L=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));
if(L)
L->next=L->prior=L;
else
exit(OVERFLOW);
}
void DestroyList(DuLinkList &L)
{ // 操作结果:销毁双向循环链表L
DuLinkList q,p=L->next; // p指向第一个结点
while(p!=L) // p没到表头
{
q=p->next;
free(p);
p=q;
}
free(L);
L=NULL;
}
void ClearList(DuLinkList L) // 不改变L
{ // 初始条件:L已存在。操作结果:将L重置为空表
DuLinkList q,p=L->next; // p指向第一个结点
while(p!=L) // p没到表头
{
q=p->next;
free(p);
p=q;
}
L->next=L->prior=L; // 头结点的两个指针域均指向自身
}
Status ListEmpty(DuLinkList L)
{ // 初始条件:线性表L已存在。操作结果:若L为空表,则返回TRUE,否则返回FALSE
if(L->next==L&&L->prior==L)
return TRUE;
else
return FALSE;
}
int ListLength(DuLinkList L)
{ // 初始条件:L已存在。操作结果:返回L中数据元素个数
int i=0;
DuLinkList p=L->next; // p指向第一个结点
while(p!=L) // p没到表头
{
i++;
p=p->next;
}
return i;
}
Status GetElem(DuLinkList L,int i,ElemType &e)
{ // 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
DuLinkList p=L->next; // p指向第一个结点
while(p!=L&&jnext;
j++;
}
if(p==L||j>i) // 第i个元素不存在
return ERROR;
e=p->data; // 取第i个元素
return OK;
}
int LocateElem(DuLinkList L,ElemType e,Status(*compare)(ElemType,ElemType))
{ // 初始条件:L已存在,compare()是数据元素判定函数
// 操作结果:返回L中第1个与e满足关系compare()的数据元素的位序。
// 若这样的数据元素不存在,则返回值为0
int i=0;
DuLinkList p=L->next; // p指向第1个元素
while(p!=L)
{
i++;
if(compare(p->data,e)) // 找到这样的数据元素
return i;
p=p->next;
}
return 0;
}
Status PriorElem(DuLinkList L,ElemType cur_e,ElemType &pre_e)
{ // 操作结果:若cur_e是L的数据元素,且不是第一个,则用pre_e返回它的前驱,
// 前驱,否则操作失败,pre_e无定义
DuLinkList p=L->next->next; // p指向第2个元素
while(p!=L) // p没到表头
{
if(p->data==cur_e)
{
pre_e=p->prior->data;
return TRUE;
}
p=p->next;
}
return FALSE;
}
Status NextElem(DuLinkList L,ElemType cur_e,ElemType &next_e)
{ // 操作结果:若cur_e是L的数据元素,且不是最后一个,则用next_e返回它的后继,
// 否则操作失败,next_e无定义
DuLinkList p=L->next->next; // p指向第2个元素
while(p!=L) // p没到表头
{
if(p->prior->data==cur_e)
{
next_e=p->data;
return TRUE;
}
p=p->next;
}
return FALSE;
}
DuLinkList GetElemP(DuLinkList L,int i) // 另加
{ // 在双向链表L中返回第i个元素的地址。i为0,返回头结点的地址。若第i个元素不存在,
// 返回NULL(算法2.18、2.19要调用的函数)
int j;
DuLinkList p=L; // p指向头结点
if(i<0||i>ListLength(L)) // i值不合法
return NULL;
for(j=1;j<=i;j++)
p=p->next;
return p;
}
Status ListInsert(DuLinkList L,int i,ElemType e)
{ // 在带头结点的双链循环线性表L中第i个位置之前插入元素e,i的合法值为1≤i≤表长+1
// 改进算法2.18,否则无法在第表长+1个结点之前插入元素
DuLinkList p,s;
if(i<1||i>ListLength(L)+1) // i值不合法
return ERROR;
p=GetElemP(L,i-1); // 在L中确定第i个元素前驱的位置指针p
if(!p) // p=NULL,即第i个元素的前驱不存在(设头结点为第1个元素的前驱)
return ERROR;
s=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));
if(!s)
return OVERFLOW;
s->data=e;
s->prior=p; // 在第i-1个元素之后插入
s->next=p->next;
p->next->prior=s;
p->next=s;
return OK;
}
Status ListDelete(DuLinkList L,int i,ElemType &e) // 算法2.19
{ // 删除带头结点的双链循环线性表L的第i个元素,i的合法值为1≤i≤表长
DuLinkList p;
if(i<1) // i值不合法
return ERROR;
p=GetElemP(L,i); // 在L中确定第i个元素的位置指针p
if(!p) // p=NULL,即第i个元素不存在
return ERROR;
e=p->data;
p->prior->next=p->next;
p->next->prior=p->prior;
free(p);
return OK;
}
void ListTraverse(DuLinkList L,void(*visit)(ElemType))
{ // 由双链循环线性表L的头结点出发,正序对每个数据元素调用函数visit()
DuLinkList p=L->next; // p指向头结点
while(p!=L)
{
visit(p->data);
p=p->next;
}
printf("\n");
}
void ListTraverseBack(DuLinkList L,void(*visit)(ElemType))
{ // 由双链循环线性表L的头结点出发,逆序对每个数据元素调用函数visit()。另加
DuLinkList p=L->prior; // p指向尾结点
while(p!=L)
{
visit(p->data);
p=p->prior;
}
printf("\n");
}
int compare(ElemType a,ElemType b)
{
if (a == b)
return TRUE;
else
return FALSE;
}
void print(ElemType c)
{
printf("%d ", c);
}
int main()
{
DuLinkList L;
int i,n;
Status j;
ElemType e;
InitList(L);
for(i=1;i<=5;i++)
ListInsert(L,i,i); // 在第i个结点之前插入i
printf("正序输出链表:");
ListTraverse(L,print); // 正序输出
printf("逆序输出链表:");
ListTraverseBack(L,print); // 逆序输出
n=2;
ListDelete(L,n,e); // 删除并释放第n个结点
printf("删除第%d个结点,值为%d,其余结点为:",n,e);
ListTraverse(L,print); // 正序输出
printf("链表的元素个数为%d\n",ListLength(L));
printf("链表是否空:%d(1:是 0:否)\n",ListEmpty(L));
ClearList(L); // 清空链表
printf("清空后,链表是否空:%d(1:是 0:否)\n",ListEmpty(L));
for(i=1;i<=5;i++)
ListInsert(L,i,i); // 重新插入5个结点
ListTraverse(L,print); // 正序输出
n=3;
j=GetElem(L,n,e); // 将链表的第n个元素赋值给e
if(j)
printf("链表的第%d个元素值为%d\n",n,e);
else
printf("不存在第%d个元素\n",n);
n=4;
i=LocateElem(L,n,compare);
if(i)
printf("等于%d的元素是第%d个\n",n,i);
else
printf("没有等于%d的元素\n",n);
j=PriorElem(L,n,e);
if(j)
printf("%d的前驱是%d\n",n,e);
else
printf("不存在%d的前驱\n",n);
j=NextElem(L,n,e);
if(j)
printf("%d的后继是%d\n",n,e);
else
printf("不存在%d的后继\n",n);
DestroyList(L);
return 0;
}