数据结构--单链表的c语言实现（超详细注释/实验报告）
数据结构–单链表的c语言实现（超详细注释/实验报告）
知识小回顾
在顺序表中，用一组地址连续的存储单元来一次存放线性表的结点，因此结点的逻辑顺序和物理顺序是一致的。而链表则不然，链表是用一组任意的存储单元来存放线性表的结点，这组储存单元可以是连续的，也可以是非连续的，甚至是零散分布在内存的任何位置上。因此链表中结点的逻辑顺序和物理顺序不一定相同。为了正确地表示结点间的逻辑关系，必须存储线性表的每个数据元素值的同时，存储知识其后继结点的地址（位置）信息，这两部分信息组成的存储映像成为结点（Node）。
实验题目
实现单链表表各种基本运算
实验目的
- 熟悉将算法转换为程序代码的过程；
- 熟练掌握顺序表的基本运算：头插法建表、尾插法建表、按序号查找、按值查找、求表长度、插入元素、删除指定元素等。
实验要求
- 以单链表表作为存储结构；
- 实现单链表上的数据元素的头插法建表、尾插法建表、按序号查找、按值查找、求表长度、插入元素、删除指定元素等操作。
实验内容和实验步骤
1）需求分析
以菜单的形式作为用户与程序的接口，用户输入菜单号来实行相应的操作。
2）概要设计
设计几个函数来实现初始化、头插法建表、尾插法建表、按序号查找、按值查找、求表长度、插入元素和删除指定元素的功能，然后再主函数中调用函数来实现操作。
3）详细设计
导入相关的库
#include单链表的存储结构。
注意：LinkList 和 Node * 同为结构体指针类型，这两种类型是等价的。
通常习惯上用LinkList说明指针变量，强调它是某个单链表的头指针变量。
such as 使用定义LinkList L，则L为单链表的头指针，从而提高程序的可读性。
使用Node * 来定义只想单链表中节点的指针，例如，Node *p,则p为指向单链表中节点的指针变量。
typedef int ElemType;
typedef struct Node
{
ElemType data;
struct Node * next;
}Node,* LinkList;
/*LinkList 和 Node * 同为结构体指针类型，这两种类型是等价的。
通常习惯上用LinkList说明指针变量，强调它是某个单链表的头指针变量。
such as 使用定义LinkList L，则L为单链表的头指针，从而提高程序的可读性。
使用Node * 来定义只想单链表中节点的指针，例如，Node *p,则p为指向单链表中节点的指针变量。*/
初始化单链表
//初始化单链表
void Init_LinkList(LinkList *L)
{
*L=(LinkList)malloc(sizeof(Node));//建立头结点
(*L)->next=NULL;//建立空的单链表
//注意：L是指向单链表头结点的指针，用来接收主程序中带初始化单链表的头指针变量的地址，
//*L相当于主程序中带初始化单链表的头指针变量。
}
头插法建表（逆序建表法）
算法思想：从一个空表开始，每次读入数据，生成新结点，将读入数据存放到新结点的数据域中，然后将新节点插入到当前链表的表头结点之后，直至读入结束标志为止。
//用头插法建立单链表
void CreateFromHead(LinkList L)
{
//L是带头结点的空链表头指针，通过键盘输入表中个元素值，利用头插法建单链表L
Node *s;//s为只想单链表中结点的指针变量
char c;
int flag=1;
while(flag)
{
c=getchar();
if(c!='$')
{
s=(Node *)malloc(sizeof(Node));//建立新的结点
s->data=(int)c;//给s赋值
s->next=L->next;//把s变成头结点的后一个，后面的话，新的s都是L的后一个，这样也就导致了逻辑顺序和输入元素顺序相反
L->next=s;
}
else flag=0;
}
}
尾插法建表（顺序）
算法思想：将新节点插到前单链表的表尾上。为此需要增加一个尾指针r，使之只想当前单链表的表尾。
//尾插法建表
void CreateFromTail(LinkList L)
{
Node *r,*s;//一个动态的尾指针r
int flag=1;
r=L;
char c;
while(flag)
{
c=getchar();
// printf(" ");
if(c!='$')
{
s=(Node*)malloc(sizeof(Node));
s->data=(int)c;
r->next=s;
r=s;//r始终是在最后的
}
else
{
flag=0;
r->next=NULL;//将最后一个结点的next链域设为空，表示链表的结束
}
}
}
按序号查找元素。
算法思想：在单链表中，由于每个系欸但的存储位置都放在其前一结点的next域中，所以即使知道被访问结点的序号i，也不能像顺序表那样直接按序号i访问以为数组中的相应元素，实现随机存取，而只能从来链表的头指针出发，顺链域next逐个结点往下搜索，直至搜索到第i个结点为止。
//在单链表L中查找第i个结点
Node* Get(LinkList L,int i)
{
int j;
Node *p;
if(i<0)
return NULL;
p=L;
j=0;//j是一个计数器，用来与i比较
while((p->next!=NULL)&&(j<i))//判断条件为：到达表尾或等于要查找的结点
{
p=p->next;
j++;
}
if(i==j)
return p;
else
return NULL;
}
按值查找元素。
算法思想：从单链表的头指针指向的头结点出发，顺链逐个将结点值和给定值 e e e作比较，打印出查找结果。
//在单链表中查找值为x的结点
int Locate(LinkList L,int x)
{
LinkList p;
int j=1;
p=L->next;
while(p!=NULL&&p->data!=x)
{
p=p->next;
j++;
}
if(p)
{
printf("%d在链表中，是第%d个元素",p->data-48,j);//由于是ascii，所以-48
}
else
{
printf("该数值不在链表里。\n");
return 0;
}
}
求单链表的长度。
算法思想：采用“数结点”的方法求出带头结点单链表的长度。即从“头”开始“数”（p=l->next）,用指针p依次指向各个结点，并附设计数器j技术，一直“数"到最后一个结点（p->next==NULL），从而得到单链表的长度。
//求单链表的长度
int ListLength(LinkList L)
{
Node *p;
p=L->next;
int j=0;//计数器j
while(p!=NULL)
{
p=p->next;
j++;
}
printf("%d",j);
return 0;
}
单链表插入操作。
算法思想：
- 查找：在单链表中找到第i-1个结点，并由指针p表示。
- 申请：申请新结点s，将其数值域的值置为e。
- 插入：尾插法插入。
//单链表插入操作
int Insert_LinkList(LinkList L,int i,char x)
{
Node *p,*s;
p=Get(L,i-1);//这是一个小细节，如果设为i的话就不能实现在第1个元素前面插入的操作了
if(p==NULL)
{
printf("参数i输入有误！\n");
return 0;
}
else
{
//其实就是尾插法
s=(Node *)malloc(sizeof(Node));
s->data=x;
s->next=p->next;
p->next=s;
return 1;
}
}
单链表删除操作。
算法思想：
- 查找：通过计数方式找到第i-1个基点，并由pre指示。
- 删除第i个结点并释放空间。
//单链表删除操作
int Delete_LinkList(LinkList L,int i)
{
//在带头结点的单链表L中删除第i个元素
Node *pre,*r;
int k;
pre=L;k=0;
while(pre->next!=NULL&&k<i-1)
{
pre=pre->next;
k++;
}
if(pre->next==NULL)
{
printf("删除结点的位置i不合理!\n");
return 0;
}
r=pre->next;//r指向要删除的第i个结点
pre->next=r->next;//第i个结点前的结点的后一个结点变成第i个结点后一个结点
free(r);//释放r
return 1;
}
显示单链表。
算法思想：顺着指针一个一个地打印。
//display单链表
void Display_LinkList(LinkList L)
{
//printf("display调用开始\n");
Node *p;
ElemType s;
p=L;
while(p->next)
{
//p=p->next;
printf("%c ",p->next->data);//由于前面是getchar（），所以%c
//printf(" ");
p=p->next;
}
//printf("display调用结束\n");
}
主函数，用一种“菜单”的形式使单链表的操作更加地清晰地展示出来。
int main()
{
LinkList L;
ElemType e,x;
int i=1,k,j;
Init_LinkList(&L);
printf("尾插法建立单链表如下：\n(输入规则：一个数字一个数字地输入，不用加空格和回车，空格和回车也会被当作是一个字符，结束的时候请输入'$')\n");
CreateFromTail(&L);
system("cls");//清屏
while(i)//保证一直进行
{
printf("\n现在的链表: ");
Display_LinkList(&L);
printf("\n-------------------------------------\n");
printf(" Main Menu \n");
printf(" 1 在单链表中查找第i个结点 \n");
printf(" 2 在单链表中查找值为key的结点 \n");
printf(" 3 求单链表的长度 \n");
printf(" 4 单链表插入(在第i个结点插入e) \n");
printf(" 5 单链表删除操作 \n");
printf(" 6 清屏 \n");
printf(" 0 结束程序 \n");
printf("--------------------------------------\n");
printf("请输入你选择的菜单号<1, 2, 3, 4, 5, 6, 0>:\n");
scanf("%d",&i);
switch(i)
{
case 1:
printf("请输入要查找的结点：");
scanf("%d",&x);
Node *p1;
p1=Get(&L,x);
//printf("%d",p1->data-48);
printf(p1);
printf("\n");
break;
case 2:
printf("请输入要查找的值x：");
scanf("%d",&x);
Locate(&L,x+48);
printf("\n\n");
break;
case 3:
printf("长度为");
//ListLength(&L);
int p3=ListLength(&L);
//printf(ListLength(&L));
//Display_LinkList(&L);
//printf("%d",p3);
printf("\n\n");
break;
case 4:
printf("要插入到哪个结点前？\n");
int i;
scanf("%d",&i);
//ElemType e;
int e;
printf("要插入哪个值呢？\n");
scanf("%s",&e);
Insert_LinkList(&L,i,e);
printf("\n\n");
break;
case 5:
printf("要删除到哪个结点呢？\n");
int ii;
scanf("%d",&ii);
ElemType ee;
Delete_LinkList(&L,ii);
//Display_LinkList(&L);
printf("\n\n");
break;
case 6:
system("cls");
break;
case 0:
exit(0);
break;
default:
printf("输入有误~");
}
}
return 0;
}
4）调试分析
遇到的问题及解决方法
- 有很多细节需要好好琢磨和调试
算法的时空分析
- 都是比较基础的操作，没有涉及很复杂的算法，故时空复杂度也还不算很大。
实验结果
实验结果很不错，所有操作都能正常执行，并且自己加入了“清屏”选项，使得界面更加的整洁。
实验总结
这是第二个数据结构的代码实现，这一次就没有直接照着实验指导敲了，是结合教材和实验指导以及同学的代码写出来的，这次写完之后收获很大！多多重复，百炼成钢！
最后附上完整的代码
#include