【数据结构】二、单链表的基本操作(C语言)
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引用头指针的好处：
1.结点的定义和初始化单链表
2.判断单链表是否为空表
3.销毁单链表
4.清空单链表，头结点和头指针还在
5.求单链表表长
6.取单链表中指定位置的数据
7.按值查找,返回数据所在的地址，时间复杂度为O(n)编辑
8.按值查找，返回数据所在位置序号，时间复杂度为O(n)
9.在第pos个元素之前插入数据元素e
10.删除第i个结点，时间复杂度为O(1)，因为不需要移动结点，只需修改指针
11.单链表的建立：头插法
12.单链表的建立：尾插法
13.合并两个链表
引用头指针的好处：
1.使得在链表的第一个位置上的操作和在表的其他位置上的操作一致。
2.空表和非空表的处理一致。
1.结点的定义和初始化单链表
#include
//定义单链表的结点
typedef struct Lnode{ //node是结点的英文
Elemtype data; //存放数据，Elemtype是虚拟的类型，真实情况这里可以是int、float等类型
struct Lnode* next; //存放指向下一个结点的指针，而这个指针的类型是struct Lnode*型
}Lnode //将Lnode定义为struct Lnode型
typedef struct Lnode* Linklist; //Linklist表示指向struct Lnode这个结构体的指针
//L链表可以用Linklist L或Lnode *L表示, 指向某个结点的指针可以用Lnode *p或Linklist p表示
//初始化单链表，L是一个指向单链表的指针
void initlist(Linklist L)
{
L = (Linklist)malloc(sizeof(Lnode)); //头结点的类型为Lnode，头指针的类型为Linklist
L->next = NULL;
}
//总结初始化：
//1.生成一个头结点(分配空间),将头指针L指向头结点，也就是头指针L赋值为头结点的地址
//2.将头结点的指针域赋值为空NULL 2.判断单链表是否为空表
//判断单链表是否为空表
int is_Emptylist(Linklist L)
{
//L指向的是头结点，头结点的指针域(L->next)为空，没有下一个结点，就是空表
if(L->next == 0)
return 0; //是空表
else
return 1; //不是空表
}3.销毁单链表
//销毁单链表
void destroylist(Linklist L)
{
Lnode* p; //定义一个指针p来指向结点，而结点是Lnode型，所以p的类型为Lnode *
while(L != NULL) //NULL是最后一个结点的指针域,所以当L为NULL时表示最后一个结点已经销毁了
{
p = L; //将L的值赋给p，这样p也指向了L指向的结点
L = L->next; //将下一个结点的地址放在当前结点的指针域(L->next)里，这样L就指向了下一个结点
free(p); //销毁p指向的结点
}
}
//总结销毁单链表：
//1.引入一个指针p来指向结点
//2.将L的值赋给p
//3.将L指向下一个结点
//4.销毁p指向的结点
//5.将L的值赋给p，此时L不再指向头结点，而是下一个结点，所以p指向了下一个结点
//6.将L指向下一个结点
//重复p指向L结点，L指向下一个结点，销毁p指向的结点，p指向L结点.......直到L为NULL4.清空单链表，头结点和头指针还在
//清空单链表，头结点和头指针还在
void clearlist(Linklist L)
{
Lnode *p,*i; //引入两个指针变量指向结点，p指向当前要清除的结点，i指向p的下一个结点
p = L->next; //将p指向首元结点，从首元结点开始清空，因为要保留头结点
while(p != NULL) /*最后一个结点时，p->next(为NULL)赋给i，最后一个结点清空后
i(为NULL)赋给p，这样就表示整个表就清空了*/
{
i = p->next; //i指向了下一个结点，这样上一个结点就可以清除了
free(p); //清除结点
p = i; //将p也指向i指向的结点
}
L->next = NULL; //将头结点的指针域设为NULL
}
//总结清空单链表
//1.将p指向首元结点(头结点的下一个结点)
//2.将p结点的指针域(next)赋给i指针，使i指向p的下一个结点
//3.清空p指针指向的结点
//4.将i赋给p，使p指向i指向的结点
//5.将p结点的指针域赋给i指针，使i再指向下一个结点，以此重复到p为NULL
//6.将L指向的结点，也就是头结点的指针域设为NULL5.求单链表表长
//求单链表表长
int listlength(Linklist L)
{
Lnode* p;
int i = 0; //用来计数，表示有几个结点，记得赋初值为0
p = L->next; //L->next指向的是首元结点，所以p指向首元结点
while(p != NULL)
{
i++; //第一次进循环，p已经是L->next了，如果p为null就代表没有首元结点，不会进入循环，此时i为0。
p = p->next; //将p指向下一个结点
}
return i； //i就是表长
}6.取单链表中指定位置的数据
//取单链表中指定位置的数据
Elemtype GetElemList(Linklist L, int pos)
{
Lnode* p;
int k = 1; //k当做计数，初值为1，因为pos不是下标，所以不能为0
p = L->next; //从首结点开始找
while((p != NULL)&&(knext;
k++;
}
if((p == NULL)||(k>pos)) //k>pos代表pos为0或负数，因为k初值为1。
return ERROR; //找不到
return p->data; //找到了会跳出循环，直接执行此语句将找到的值return回去。没找到会执行上面的if语句，不会执行此语句
}
7.按值查找,返回数据所在的地址，时间复杂度为O(n)
//按值查找,返回数据所在的地址
Lnode* SearchPos(Linklist L, Elemtype e)
{
Lnode* p;
p = L->next; //从首元结点开始找
while((e != p->data)&&(p != NULL))
{
p = p->next;
}
return p; //若找不到，就意味着p为NULL，此时返回NULL。找到了，返回的p就是数据所在地址
}
8.按值查找，返回数据所在位置序号，时间复杂度为O(n)
//按值查找，返回数据所在位置序号
int SearchNum(Linklist L, Elemtype e)
{
Lnode* p;
int k = 1; //用来计数
p = L->next; //从首元结点开始找
while((p != NULL)&&(e != p->data))
{
p = p->next;
k++;
}
if(e == p->data)
return k; //找到了，返回位置序号
else
return ERROR; //else就是p为NULL,找不到
}9.在第pos个元素之前插入数据元素e
找到第pos-1个结点的时间复杂度为O(n)，但之后，不管在第pos-1位置插入几个元素，时间复杂度都为O(1)。
//在第pos个元素之前插入数据元素e
void insertlist(Linklist L, Elemtype e, int pos)
{
int j = 1; //用来计数
Lnode* p, *s; //s用来指向新加入的结点
p = L; //从头结点开始，因为如果是在第1个元素之前插入，就应该是在头结点的后面插入
while((p != NULL)&&(jnext; //找下一个结点
j++;
}
if((p == NULL)||(j>pos)) /* pos不能为0或负数，所以j>pos是return ERROR。且pos不能大于表长，当pos大于表长的情况
就是循环结束后p==NULL，此时应return ERROR*/
return ERROR;
s = (Linklist)malloc(sizeof(Lnode)); //给新插入的结点开辟空间，用来存放e
s->data = e; //将e存放在新结点的数据域里
s->next = p->next; //将s的指针域指向原来的下一个结点
p->next = s; //将p的指针域指向新的结点
} 10.删除第i个结点，时间复杂度为O(1)，因为不需要移动结点，只需修改指针
找到第i-1个结点的时间复杂度为O(n)，但之后不管插入几个元素，时间复杂度为O(1)。
void DeleteNode(Linklist L, int i)
{
Lnode *p, *s;
int j = 0;
p = L;
while((p != NULL)&&(jnext;
j++;
}
if((p == NULL)||(j>i-1))
return ERROR;
s = p->next; //循环退出后p指向i-1个结点。这里是将第i个结点的地址暂存到s里
p->next = s->next; //将p指向的结点里面存下一个结点的地址
free(s); //删除s指向的结点
} 11.单链表的建立：头插法
时间复杂度为O(n)
void createlist_H(Linklist L, int n) //n为创建的结点个数
{
int i;
Lnode* p;
L = (Linklist)malloc(sizeof(Lnode)); //给头指针分配空间，也就是创建头结点
L->next = NULL; //最开始是空表，所以没有首元结点的地址L->next为NULL
for(i = n; i>0; i--) //循环n次，创建n个结点
{
p = (Lnode*)malloc(sizeof(Lnode)); //p作为新结点
scanf("%d",&p->data); //让用户输入数据
p->next = L->next; //将L后面的结点(头结点后的结点)连在p的后面
L->next = p; //将p插在头部作为首元结点
}
}12.单链表的建立：尾插法
时间复杂度为O(n)
void createlist_R(Linklist L, int n)
{
Lnode *r, *p; //r始终指向最后一个结点。p始终作为尾结点，插入到尾部
int i;
L = (Linklist)malloc(sizeof(Lnode));
L->next = NULL;
r = L; //首先是空表，最后一个结点也就是头结点，所以r=L
for(i = 0; i < n; i++) //循环n次
{
p = (Lnode*)malloc(sizeof(Lnode)); //开辟新结点
scanf("%d", &p->data); //用户输入数据
p->next = NULL; //p作为尾结点所以指针域为NULL
r->next = p; //将p插入到当前链表的尾部
r = p; //r始终指向尾结点
}
}13.合并两个链表
Linklist mergeTwoLists(Linklist list1, Linklist list2) {
//创建一个新链表，此链表是带头结点的链表，list1和list2不是
Linklist list3 = new ListNode();
//创建一个新结点来指向链表3
ListNode* p3 = list3;
//当list1遍历完或list2遍历完时，循环退出
while ((list1 != nullptr) && (list2 != nullptr))
{
//list1的元素小
if (list1->val <= list2->val)
{
//将list1指向的结点插入链表3
p3->next = list1;
//将指向链表3的结点指向下一个结点
p3 = p3->next;
//list1指向下一个结点
list1 = list1->next;
}
//list2的元素小
else
{
//将list2指向的结点插入链表3
p3->next = list2;
//将指向链表3的结点指向下一个结点
p3 = p3->next;
//list2指向下一个结点
list2 = list2->next;
}
}
//循环结束，表示有一个链表已经遍历完了，而且因为是有序链表，所以直接将另一个链表的剩下的结点插入到链表3里
//或者用三目运算符：list3->next = p1 ? p1 : p2;
if (list1 == nullptr)
{
p3->next = list2;
}
else
{
p3->next = list1;
}
return list3->next;
}