单链表 VS 双链表
我们都知道，单链表只有一个指向下一个结点的指针，当我们想要找到前一个结点时就比较麻烦，而双链表拥有两个指针
总的来说：
- 单链表 —— 无法逆向检索，有时候不太方便
- 双链表 —— 可进可退，存储密度更低一丢丢
定义双链表结点类型
typedef struct DNode{
ElemType data; //数据域
struct DNode *prior, *next; //前驱和后继指针
}DNode, *DLinklist;
双链表
双链表的初始化（带头结点）
定义一个 InitLinklist 函数，参数为双链表的引用，加引用是因为要改变这个双链表
注意：头结点的前驱指针永远指向 NULL
#include#include typedef int ElemType; typedef struct DNode{ ElemType data; //数据域 struct DNode *prior, *next; //前驱和后继指针 }DNode, *DLinklist; //初始化双链表 bool InitLinklist(DLinklist &L) { L = (DNode *)malloc(sizeof(DNode)); //分配一个头结点 if (L == NULL) return false; //内存不足，分配失败 L->prior = NULL; //头结点的 prior 永远指向 NULL L->next = NULL; //头结点之后暂时还没有结点 return true; } //判断双链表是否为空（带头结点） bool Empty(DLinklist L) { if (L->next == NULL) return true; else return false; } void testDLinklist() { //初始化双链表 DLinklist L; InitLinklist(L); }
双链表的插入
后插法
//在p结点之后插入s结点
bool InsertNextDNode(DNode *p, DNode *s) {
if (p == NULL || s == NULL) return false; //非法参数
s->next = p->next;
if (p->next != NULL) //如果p结点有后继结点
p->next->prior = s;
s->prior = p;
p->next = s;
return true;
}
学会了后插操作，我们也就学会了按位序插入和前插法，大概思路为找到目标结点的前驱结点，然后对其进行后插操作
双链表的删除
//删除p结点的后继结点
bool DeleteNextDNode(DNode *p) {
if (p == NULL) return false;
DNode *q = p->next; //找到p结点的后继结点q
if (q == NULL) return false; //p没有后继
p->next = q->next;
if (q->next != NULL) //q结点不是最后一个结点
q->next->prior = p;
free(p); //释放结点空间
return true;
}
//销毁双链表
void DestoryList(DLinklist &L) {
//循环释放各个数据结点
while (L->next != NULL) {
DeleteNextDNode(L);
}
free(L); //释放头结点
L = NULL; //头指针指向NULL
}
双链表的遍历
由于双链表不可随机存取，所以按位查找、按值查找等操作都只能用遍历的方式实现，时间复杂度为 O(n)
//后向遍历
while (p != NULL) {
//对结点p做相应处理，比如打印
p = p->next;
}
//前向遍历
while (p != NULL) {
//对结点p做相应处理
p = p->prior;
}
//前向遍历（跳过头结点）
while (p->prior != NULL) {
//对结点p做相应处理
p = p->prior;
}
循环单链表
我们都知道，单链表的表尾结点的 next 指针是指向 NULL，顾名思义，循环单链表的表尾结点的 next 指针就是指向头结点的
循环单链表的优点：从一个结点出发可以找到其他任何一个结点
typedef int ElemType;
typedef struct LNode{
ElemType data; //每个节点存放一个数据元素
struct LNode *next; //指针指向下一个节点
}LNode, *LinkList;
//初始化一个循环单链表
bool InitList(LinkList &L) {
L = (LNode *)malloc(sizeof(LNode)); //分配一个头结点
if (L == NULL) return false; //内存不足，分配失败
L->next = L; //头结点next指针指向头结点
return true;
}
//判断循环单链表是否为空
bool Empty(LinkList L) {
if (L->next == L)
return true;
else
return false;
}
//判断结点p是否为循环单链表的表尾结点
bool isTail(LinkList L, LNode *p) {
if (p->next == L)
return true;
else
return false;
}
循环双链表
双链表：
- 表头结点的 prior 指向 NULL
- 表尾结点的 next 指向 NULL
循环双链表
- 表头结点的 prior 指向表尾结点
- 表尾结点的 next 指向头结点
循环双链表的初始化
#include#include typedef int ElemType; typedef struct DNode{ ElemType data; //数据域 struct DNode *prior, *next; //前驱和后继指针 }DNode, *DLinklist; //初始化空的循环双链表 bool InitDLinklist(DLinklist &L) { L = (DNode *)malloc(sizeof(DNode)); //分配一个头结点 if (L == NULL) return false; //内存不足，分配失败 L->prior = L; //头结点的 prior 指向头结点 L->next = L; //头结点的 next 指向头结点 return true; } //判断循环双链表是否为空 bool Empty(DLinklist L) { if (L->next == L) return true; else return false; } //判断结点p是否为循环双链表的表尾结点 bool isTail(DLinklist L, DNode *p) { if (p->next = L) return true; else return false; } void testDLinklist() { //初始化双链表 DLinklist L; InitDLinklist(L); }
循环双链表的插入
//在p结点之后插入s节点
bool InsertNextDNode(DNode *p, DNode *s) {
s->next = p->next;
p->next->prior = s;
s->prior = p;
p->next = s;
return true;
}
循环双链表的删除
//删除p的后继结点q p->next = q->next; q->next->prior = p; free(q);
静态链表
什么是静态链表
单链表：各个结点在内存中星罗棋布、散落天涯
静态链表：分配一整片连续的内存空间，各个结点集中安置，0 号结点充当 “头结点”，下一个结点的数组下标（也称为游标）充当 “指针”，游标为 -1 时表示已经到达表尾
静态链表是用数组的方式来实现的链表，其优点为 —— 增、删操作不需要大量移动元素；缺点为 —— 不能随机存取，只能从头结点开始依次往后查找；容量固定不可变
定义静态链表
#define MaxSize 10 //静态链表的最大长度
struct Node{
ElemType data; //存储数据元素
int next; //下一个元素的数组下标
};
或者
#define MaxSize 10 //静态链表的最大长度
typedef struct {
ElemType data; //存储数据元素
int next; //下一个元素的数组下标
} SLinkList[MaxSize];
SLinkList a 相当于 struct Node a[MaxSize]
基本操作的实现
初始化
把 a[0] 的 next 设置为 -1
把空的结点的 next 设置为 -2
查找
从头结点出发依次往后遍历结点
插入位序为 i 的结点
- 找到一个空的结点，存入数据元素
- 从头结点出发找到位序为 i-1 的结点
- 修改新结点的 next
- 修改 i-1 号结点的 next
删除某个结点
- 从头结点出发找到前驱结点
- 修改前驱结点的游标
- 被删除结点的 next 设置为 -2
顺序表和链表的比较
从逻辑结构来说，顺序表和链表都属于线性表，都是线性结构
从存储结构来说，顺序表采用顺序存储，而链表采用链式存储
顺序表
优点：支持随机存取，存取密度高
缺点：大片连续空间分配不方便，改变容量不方便
链表：
优点：离散的小空间分配方便，改变容量方便
缺点：不可随机存取，存储密度低
从基本操作来看
创
- 顺序表需要预分配大片连续空间，若分配空间过小，则之后不方便扩展容量；若分配空间过大，则浪费内存资源。如果采取静态分配的方式，则容量不可改变；如果采取动态分配的方式，则容量可改变，但需要移动大量元素，时间代价高
- 链表只需分配一个头结点（也可以不要头结点，只声明一个头指针），之后方便拓展
销
- 对链表来说，你只需扫描整个链表，依次删除（free）各个结点即可
- 对顺序表来说，首先你需要修改 length = 0，如果是采用静态分配的方式，当静态数组的生命周期结束时，系统会自动回收空间；如果是采用动态分配的方式，用 malloc 申请的空间是属于内存中的堆区，在堆区的内存空间不会由系统自动回收，需要我们手动 free
增删
- 对顺序表来说，插入或删除都要讲后续元素全部后移或前移，时间复杂度为 O(n)，时间开销主要来自移动元素
- 对链表来说，插入或删除元素只需要修改指针即可，时间复杂度为 O(n)，时间开销主要来自查找目标元素
- 虽然时间复杂度一样，但是结合实际因素，链表增删的效率要比顺序表高得多
查
- 对顺序表来说，按位查找的时间复杂度为 O(1)；按值查找的时间复杂度为 O(n)，如果表内元素有序，可采用折半查找等方法在 O(log2n) 时间内找到
- 对链表来说，按位查找的时间复杂度为 O(n)；按值查找的时间复杂度也为 O(n)
综上所述
- 表长难以预估、经常要增加或删除元素 —— 链表
- 表长可预估、查询操作较多 —— 顺序表
以上就是C语言数据结构之双链表&循环链表&静态链表详解的详细内容，更多关于C语言链表的资料请关注脚本之家其它相关文章！