线性表（顺序表与链表）

 数据结构、算法总述：数据结构/基础算法 C/C++_禊月初三的博客-CSDN博客

概念

线性表(List)：零个或多个数据元素的有限序列

1.顺序表

顺序表是用一段物理地址连续的存储单元依次存储数据元素的线性结构，一般情况下采用数组存储。在数组上完成数据的增删查改。

#include
#include
#include

typedef int SLDataType;

typedef struct SeqList
{
	SLDataType* a;
	int size;      // 有效数据
	int capacity;  // 空间容量
}SL;

void SLInit(SL* psl);//增容
void SLDestroy(SL* psl);//销毁

void SLPrint(SL* psl);
void SLCheckCapacity(SL* psl);

// 头尾插入删除
void SLPushBack(SL* psl, SLDataType x);
void SLPushFront(SL* psl, SLDataType x);
void SLPopBack(SL* psl);
void SLPopFront(SL* psl);

// 任意下标位置的插入删除
void SLInsert(SL* psl, int pos, SLDataType x);
void SLErase(SL* psl, int pos);

// 找到返回下标
// 没有找到返回-1
int SLFind(SL* psl, SLDataType x);

实现：

void SLInit(SL* psl)
{
	assert(psl);

	psl->a = NULL;
	psl->size = 0;
	psl->capacity = 0;
}

void SLDestroy(SL* psl)
{
	assert(psl);

	if (psl->a != NULL)
	{
		free(psl->a);
		psl->a = NULL;
		psl->size = 0;
		psl->capacity = 0;
	}
}

void SLPrint(SL* psl)
{
	assert(psl);

	for (int i = 0; i < psl->size; i++)
	{
		printf("%d ", psl->a[i]);
	}
	printf("\n");
}

void SLCheckCapacity(SL* psl)
{
	assert(psl);

	if (psl->size == psl->capacity)
	{
		int newCapacity = psl->capacity == 0 ? 4 : psl->capacity * 2;
		SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(psl->a, sizeof(SLDataType) * newCapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}

		psl->a = tmp;
		psl->capacity = newCapacity;
	}
}

void SLPushBack(SL* psl, SLDataType x)
{
	assert(psl);

	SLCheckCapacity(psl);

	psl->a[psl->size] = x;
	psl->size++;
}

void SLPushFront(SL* psl, SLDataType x)
{
	assert(psl);

	SLCheckCapacity(psl);

	// 挪动数据
	int end = psl->size - 1;
	while (end >= 0)
	{
		psl->a[end + 1] = psl->a[end];
		--end;
	}

	psl->a[0] = x;
	psl->size++;
}

void SLPopBack(SL* psl)
{
	assert(psl);

	// 温柔的检查
	/*if (psl->size == 0)
	{
		return;
	}*/

	// 暴力检查
	assert(psl->size > 0);

	psl->size--;
}


void SLPopFront(SL* psl)
{
	assert(psl);

	// 暴力检查
	assert(psl->size > 0);

	int begin = 1;
	while (begin < psl->size)
	{
		psl->a[begin - 1] = psl->a[begin];
		++begin;
	}

	psl->size--;
}

// 注意pos是下标
// size是数据个数，看做下标的话，他是最后一个数据的下一个位置
void SLInsert(SL* psl, int pos, SLDataType x)
{
	assert(psl);
	assert(pos >= 0 && pos <= psl->size);

	SLCheckCapacity(psl);

	// 挪动数据
	int end = psl->size - 1;
	while (end >= pos)
	{
		psl->a[end + 1] = psl->a[end];
		--end;
	}

	psl->a[pos] = x;
	psl->size++;
}

void SLErase(SL* psl, int pos)
{
	assert(psl);
	assert(pos >= 0 && pos < psl->size);

	// 挪动覆盖
	int begin = pos + 1;
	while (begin < psl->size)
	{
		psl->a[begin - 1] = psl->a[begin];
		++begin;
	}

	psl->size--;
}

int SLFind(SL* psl, SLDataType x)
{
	assert(psl);

	for (int i = 0; i < psl->size; i++)
	{
		if (psl->a[i] == x)
		{
			return i;
		}
	}

	return -1;
}

 优缺点：

优点：

1.无须为表中元素之间的逻辑关系而增加额外的存储空间

2.可以快速地存取表中任意位置的元素

缺点：

1.插入和删除操作需要移动大量元素

2.当线性表长度变化较大时，难以确定存储空间的容量

3.造成存储空间的“碎片”

2.链表

概念：链表是一种物理存储结构上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。

链表分类：

 单向或双向

带头或不带头

循环或非循环

 

单链表 （指针实现）

#include
#include
#include

typedef int SLNDataType;

// Single List
typedef struct SListNode
{
	SLNDataType val;
	struct SListNode* next;
}SLNode;

void SLTPrint(SLNode* phead);

void SLTPushBack(SLNode** pphead, SLNDataType x);
void SLTPushFront(SLNode** pphead, SLNDataType x);
void SLTPopBack(SLNode** pphead);
void SLTPopFront(SLNode** pphead);

SLNode* SLTFind(SLNode* phead, SLNDataType x);

// 在pos的前面插入
void SLTInsert(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLNDataType x);

// 删除pos位置
void SLTErase(SLNode** pphead, SLNode* pos);

// 后面插入 后面删除
void SLTInsertAfter(SLNode* pos, SLNDataType x);
void SLTEraseAfter(SLNode* pos);


void SLTDestroy(SLNode** pphead);

实现：

void SLTPrint(SLNode* phead)
{
	SLNode* cur = phead;
	while (cur != NULL)
	{
		printf("%d->", cur->val);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

SLNode* CreateNode(SLNDataType x)
{
	SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}

	newnode->val = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}

void SLTPushBack(SLNode** pphead, SLNDataType x)
{
	SLNode* newnode = CreateNode(x);

	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		// 找尾
		SLNode* tail = *pphead;
		while (tail->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}

		tail->next = newnode;
	}
}

void SLTPushFront(SLNode** pphead, SLNDataType x)
{
	SLNode* newnode = CreateNode(x);
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}

void SLTPopBack(SLNode** pphead)
{
	// 空
	assert(*pphead);

	// 1、一个节点
	// 2、一个以上节点
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		SLNode* tail = *pphead;
		while (tail->next->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}

		free(tail->next);
		tail->next = NULL;
	}
}

void SLTPopFront(SLNode** pphead)
{
	assert(*pphead);

	// 一个以上节点 + 一个
	SLNode* tmp = *pphead;
	free(tmp);
	*pphead = (*pphead)->next;
}

SLNode* SLTFind(SLNode* phead, SLNDataType x)
{
	SLNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		if (cur->val == x)
		{
			return cur;
		}
		else
		{
			cur = cur->next;
		}
	}

	return NULL;
}

void SLTInsert(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLNDataType x)
{
	// 严格限定pos一定是链表里面的一个有效节点
	assert(pphead);
	assert(pos);
	assert(*pphead);

	if (*pphead == pos)
	{
		// 头插
		SLTPushFront(pphead, x);
	}
	else
	{
		SLNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}

		SLNode* newnode = CreateNode(x);
		prev->next = newnode;
		newnode->next = pos;
	}
}

void SLTErase(SLNode** pphead, SLNode* pos)
{
	assert(pphead);
	assert(*pphead);
	assert(pos);

	if (*pphead == pos)
	{
		// 头删
		SLTPopFront(pphead);
	}
	else
	{
		SLNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}

		prev->next = pos->next;
		free(pos);
		pos = NULL;
	}
}

void SLTInsertAfter(SLNode* pos, SLNDataType x)
{
	assert(pos);
	SLNode* newnode = CreateNode(x);

	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}

void SLTEraseAfter(SLNode* pos)
{
	assert(pos);
	assert(pos->next);

	SLNode* tmp = pos->next;
	pos->next = pos->next->next;

	free(tmp);
	tmp = NULL;
}

void SLTDestroy(SLNode** pphead)
{
	assert(pphead);

	SLNode* cur = *pphead;
	while (cur)
	{
		SLNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}

	*pphead = NULL;
}

双向链表（指针实现）

#include
#include
#include

typedef int LTDataType;

typedef struct ListNode
{
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
	LTDataType val;
}LTNode;

LTNode* LTInit();
void LTPrint(LTNode* phead);

//头尾删插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x);
void LTPopBack(LTNode* phead);
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x);
void LTPopFront(LTNode* phead);

//查找
LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x);

//pos前插入
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x);

//删除pos位
void LTErase(LTNode* pos);

//销毁
void LTDestroy(LTNode* phead);

实现：

#include"List.h"

LTNode* CreateLTNode(LTDataType x)
{
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}

	newnode->val = x;
	newnode->next = NULL;
	newnode->prev = NULL;

	return newnode;
}

LTNode* LTInit()
{
	LTNode* phead = CreateLTNode(-1);
	phead->next = phead;
	phead->prev = phead;

	return phead;
}

void LTPrint(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	printf("哨兵位<=>");

	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		printf("%d<=>", cur->val);
		cur = cur->next;
	}
	printf("\n");
}

void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);

	//LTNode* tail = phead->prev;
	//LTNode* newnode = CreateLTNode(x);

	//tail->next = newnode;
	//newnode->prev = tail;
	//newnode->next = phead;
	//phead->prev = newnode;

	LTInsert(phead, x);
}

void LTPopBack(LTNode* phead)
{
	assert(phead);

	// 空
	assert(phead->next != phead);

	//LTNode* tail = phead->prev;
	//LTNode* tailPrev = tail->prev;

	//free(tail);
	//tailPrev->next = phead;
	//phead->prev = tailPrev;

	LTErase(phead->prev);
}

void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	//LTNode* newnode = CreateLTNode(x);
	//LTNode* first = phead->next;

	//phead->next = newnode;
	//newnode->prev = phead;
	//newnode->next = first;
	//first->prev = newnode;

	LTInsert(phead->next, x);
}

void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(phead);
	// 空
	assert(phead->next != phead);

	//LTNode* first = phead->next;
	//LTNode* second = first->next;

	//phead->next = second;
	//second->prev = phead;
	//free(first);
	//first = NULL;
	LTErase(phead->next);
}

LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);

	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		if (cur->val == x)
		{
			return cur;
		}

		cur = cur->next;
	}

	return NULL;
}

// 在pos前面的插入
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);

	LTNode* posPrev = pos->prev;
	LTNode* newnode = CreateLTNode(x);

	posPrev->next = newnode;
	newnode->prev = posPrev;
	newnode->next = pos;
	pos->prev = newnode;
}

// 删除pos位置
void LTErase(LTNode* pos)
{
	assert(pos);

	LTNode* posNext = pos->next;
	LTNode* posPrev = pos->prev;

	posPrev->next = posNext;
	posNext->prev = posPrev;
	free(pos);
}

void LTDestroy(LTNode* phead)
{
	assert(phead);

	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		LTNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}

	free(phead);
}

顺序表与链表的区别 

不同点	顺序表	链表
存储空间上	物理上一定连续	逻辑上连续，物理上不一定
随机访问	支持；O(1)	不支持；O(N)
任意位置上插入或删除	可能需要搬移元素，效率低 O(N)	只需修改指针指向
插入	动态顺序表， 空间不够时需要扩容	没有容量的概念
应用场景	元素高效存储+频繁访问	频繁插入删除
缓存利用率	高	低

---

算法模板（数组模拟）

单链表

const int N=100010;
int head,e[N],ne[N],idx;
//初始化
void init()
    {
        head=-1;
        idx=0;
    } 
//在链表头部添加节点
void add_to_head(int x)
    {
        e[idx]=x,ne[idx]=head,head=idx++;
    } 
//在位置k添加节点x
void add(int k,int x)
    {
        e[idx]=x,ne[idx]=ne[k],ne[k]=idx++;
    } 
//删除位置k的节点
void remove(int k)
    {
        ne[k]=ne[ne[k]];
    }

 题目：826. 单链表 - AcWing题库https://www.acwing.com/problem/content/828/

双向链表

const int N=100010;
int e[N],l[N],r[N],idx;
//初始化
void init()
    {
        l[1]=0;
        r[0]=1;
        idx=2;
    } 
//在节点a的右边插入一个数x
void insert(int a,int x)
    {
        e[idx]=x;
        l[idx]=a,r[idx]=r[a];
        l[r[a]]=idx,r[a]=idx++;
    } 
//删除节点a
void remove(int a)
    {
        l[r[a]]=l[a];
        r[l[a]]=r[a];
    }

 题目：

827. 双链表 - AcWing题库https://www.acwing.com/problem/content/829/