数据结构——单链表

单链表

  • 单链表的介绍
  • 单链表的操作
  • 单链表案例

单链表的介绍

单链表中的每个结点不仅包含值,还包含链接到下一个结点的引用字段。通过这种方式,单链表将所有结点按顺序组织起来。

说白了,就是想将一对数据用线性的方式连接起来(有且只有一个前驱和一个后继),例如生活中的排队问题,我们就可以使用链表这种模式。但是如何连接这些数据是一个问题,在现实生活中如果你去银行挂号,你就需要记住你前面一个人的号码,和你自己的号码。那么你就知道什么时候轮到自己了。但是计算机中计算机不会记忆,所以用存储地址的方式将这些数据连接起来,那么这些数据的存储结构就是链表。
例如:
数据结构——单链表_第1张图片
可以看到每一个人的家里都存着好朋友家的地址,所以就可以找到好朋友的家。但是张伟的家和托瓦兹的家好像离得很远,但是只有地址就可以找到,其余的可以交给计算机。而比尔盖茨没有后序了所以存储的地址为nullptr。

那么如何称谓一个链表?
可以定义一个头指针指向第一个节点,就用这个指针作为这个链表的名字。那么把这个链表叫做head链表。
数据结构——单链表_第2张图片
增加头结点
数据结构——单链表_第3张图片
单链表的存储结构:

// Definition for singly-linked list.
struct ListNode {
    int val;
    ListNode *next;
    ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
};

单链表的操作

对于数据结构的操作简单化为:增,删,查,改。

对于以下的操作为了简化所以不加入头结点,直接让头指针指向第一个元素。

增:
可以简单的说是在链表中插入一个节点。
那么只要改变结点的next部分即可将一个节点插入这个链表。
数据结构——单链表_第4张图片
因为链表有表头,表尾,和普通节点的区别,所以每一个插入的方式不同。但是可以写出一个通用的插入方式

1.在表头插入:在第0个位置插入
2.在表尾插入:在第n个位置插入
3.在第中间(第x个位置)位置插入:在x个位置插入
但是你会发现单链表的这种设计原理只能用前一个节点找后一个节点,那么想要对当前节点操作,就必须先找到他的前一个节点

可以写出函数

ListNode* finfpre(int index)
    {
        ListNode* p = head;
        while(index != 0){
            p = p ->next;
            index--;
        }
        return p;
    }

但是使用这个函数至少需要知道链表的长度,需要遍历操作。
所以插入操作就是:

void insert(int index, int val)
    {
        ListNode* preNode = finfpre(index);
        ListNode* afterNode = preNode->next;
        ListNode* currNode = new ListNode;
        preNode->next = currNode;
        currNode->next = afterNode;
        currNode->val = val;
        m_size++;
    }

那么分别写出

在表头插入:在第0个位置插入:

void add_Head(int val) {
        insert(0,val);
    }

在表尾插入:在第n个位置插入

void add_tail(int val) {
        insert(m_size,val);
    }

在第中间(第x个位置)位置插入:在x个位置插入

void add_Index(int index, int val) {
        if(index > m_size){
            return;
        }
        if(index < 0){
            return;
        }
        insert(index, val);
    }

(其中m_size为链表的长度)

删:
将一个节点排除在这个节点外
数据结构——单链表_第5张图片

删除头结点:删除第0个节点,也就是删除头结点
删除尾节点:删除第n个节点,删除最后一个节点
删除中间结点:删除第x个节点。

同理也是要找到当前一个节点的前一个节点。

删除头结点:

void DeleteHead(Node* head){
	head = head->next;
}

删除尾节点:

void DeleteTail(Node* head){
	ListNode* preNode = finfpre(index);
	preNode->next = nullptr;
}

删除中间节点:

void DeleteNode(Node* head){
	ListNode* preNode = finfpre(index);
	preNode->next = preNode->next->next;
}

最后查和改
对于链表的查找和改动操作来说上面已经涉及到了。
数据结构——单链表_第6张图片

单链表案例

1.反转一个单链表。

示例:

输入: 1->2->3->4->5->NULL
输出: 5->4->3->2->1->NULL

2.合并两个有序链表
将两个升序链表合并为一个新的升序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。

示例:

输入:1->2->4, 1->3->4
输出:1->1->2->3->4->4

3.旋转链表
给定一个链表,旋转链表,将链表每个节点向右移动 k 个位置,其中 k 是非负数。

示例 :

输入: 1->2->3->4->5->NULL, k = 2
输出: 4->5->1->2->3->NULL
解释:
向右旋转 1 步: 5->1->2->3->4->NULL
向右旋转 2 步: 4->5->1->2->3->NULL

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