数据结构与算法教程，数据结构C语言版教程！（第二部分、线性表详解：数据结构线性表10分钟入门）六

 第二部分、线性表详解：数据结构线性表10分钟入门

线性表，数据结构中最简单的一种存储结构，专门用于存储逻辑关系为"一对一"的数据。

线性表，基于数据在实际物理空间中的存储状态，又可细分为顺序表（顺序存储结构）和链表（链式存储结构）。

本章还会讲解顺序表和链表的结合体——静态链表，不仅如此，还会涉及循环链表、双向链表、双向循环链表等链式存储结构。

十一、静态链表基本操作（C语言详解）

上节，我们初步创建了一个静态链表，本节学习有关静态链表的一些基本操作，包括对表中数据元素的添加、删除、查找和更改。

本节是建立在已能成功创建静态链表的基础上，因此我们继续使用上节中已建立好的静态链表学习本节内容，建立好的静态链表如图 1 所示：

图 1 建立好的静态链表

一 、静态链表添加元素

例如，在图 1 的基础，将元素 4 添加到静态链表中的第 3 个位置上，实现过程如下：

1. 从备用链表中摘除一个节点，用于存储元素 4；
2. 找到表中第 2 个节点（添加位置的前一个节点，这里是数据元素 2），将元素 2 的游标赋值给新元素 4；
3. 将元素 4 所在数组中的下标赋值给元素 2 的游标；

经过以上几步操作，数据元素 4 就成功地添加到了静态链表中，此时新的静态链表如图 2 所示：

图 2 添加元素 4 的静态链表

由此，我们通过尝试编写 C 语言程序实现以上操作。读者可参考一下程序：

//向链表中插入数据，body表示链表的头结点在数组中的位置，add表示插入元素的位置，a表示要插入的数据

void insertArr(component * array,int body,int add,char a){

        int tempBody=body;//tempBody做遍历结构体数组使用

        //找到要插入位置的上一个结点在数组中的位置

        for (int i=1; i

                tempBody=array[tempBody].cur;

        }

        int insert=mallocArr(array);//申请空间，准备插入

        array[insert].data=a;

        array[insert].cur=array[tempBody].cur;//新插入结点的游标等于其直接前驱结点的游标

        array[tempBody].cur=insert;//直接前驱结点的游标等于新插入结点所在数组中的下标

}

二、静态链表删除元素

静态链表中删除指定元素，只需实现以下 2 步操作：

1. 将存有目标元素的节点从数据链表中摘除；
2. 将摘除节点添加到备用链表，以便下次再用；

提示：若问题中涉及大量删除元素的操作，建议读者在建立静态链表之初创建一个带有头节点的静态链表，方便实现删除链表中第一个数据元素的操作。

实现该操作的 C 语言代码为：

//备用链表回收空间的函数，其中array为存储数据的数组，k表示未使用节点所在数组的下标

void freeArr(component * array,int k){

        array[k].cur=array[0].cur;

        array[0].cur=k;

}

//删除结点函数，a 表示被删除结点中数据域存放的数据

void deletArr(component * array,int body,char a){

        int tempBody=body;

        //找到被删除结点的位置

        while (array[tempBody].data!=a) {

                tempBody=array[tempBody].cur;

                //当tempBody为0时，表示链表遍历结束，说明链表中没有存储该数据的结点

                if (tempBody==0) {

                        printf("链表中没有此数据"); return;

                }

        }

        //运行到此，证明有该结点

        int del=tempBody;

        tempBody=body;

        //找到该结点的上一个结点，做删除操作

        while (array[tempBody].cur!=del) {

                tempBody=array[tempBody].cur;

        }

        //将被删除结点的游标直接给被删除结点的上一个结点

        array[tempBody].cur=array[del].cur;

        //回收被摘除节点的空间

        freeArr(array, del);

}

三、静态链表查找元素

静态链表查找指定元素，由于我们只知道静态链表第一个元素所在数组中的位置，因此只能通过逐个遍历静态链表的方式，查找存有指定数据元素的节点。

静态链表查找指定数据元素的 C 语言实现代码如下：

//在以body作为头结点的链表中查找数据域为elem的结点在数组中的位置

int selectElem(component * array,int body,char elem){

        int tempBody=body;

        //当游标值为0时，表示链表结束

        while (array[tempBody].cur!=0) {

                if (array[tempBody].data==elem) {

                        return tempBody;

                }

                tempBody=array[tempBody].cur;

        }

        return -1;//返回-1，表示在链表中没有找到该元素

}

四、静态链表中更改数据

更改静态链表中的数据，只需找到目标元素所在的节点，直接更改节点中的数据域即可。

实现此操作的 C 语言代码如下：

//在以body作为头结点的链表中将数据域为oldElem的结点，数据域改为newElem

void amendElem(component * array,int body,char oldElem,char newElem){

        int add=selectElem(array, body, oldElem);

        if (add==-1) {

                printf("无更改元素");

                return;

        }

        array[add].data=newElem;

}

五、总结

这里给出以上对静态链表做 "增删查改" 操作的完整实现代码：

#include

#define maxSize 7

typedef struct {

        char data;

        int cur;

}component;

//将结构体数组中所有分量链接到备用链表中

void reserveArr(component *array);

//初始化静态链表

int initArr(component *array);

//向链表中插入数据，body表示链表的头结点在数组中的位置，add表示插入元素的位置，a表示要插入的数据

void insertArr(component * array,int body,int add,char a);

//删除链表中含有字符a的结点

void deletArr(component * array,int body,char a);

//查找存储有字符elem的结点在数组的位置

int selectElem(component * array,int body,char elem);

//将链表中的字符oldElem改为newElem

void amendElem(component * array,int body,char oldElem,char newElem);

//输出函数

void displayArr(component * array,int body);

//从备用链表中摘除空闲节点的实现函数

int mallocArr(component * array); /

/将摘除下来的节点链接到备用链表上

void freeArr(component * array,int k);

int main() {

component array[maxSize];

int body=initArr(array);

printf("静态链表为：\n");

displayArr(array, body);

printf("在第3的位置上插入结点‘e’:\n");

insertArr(array, body, 3,'e');

displayArr(array, body);

printf("删除数据域为‘a’的结点:\n");

deletArr(array, body, 'a');

displayArr(array, body);

printf("查找数据域为‘e’的结点的位置:\n");

int selectAdd=selectElem(array,body ,'e');

printf("%d\n",selectAdd);

printf("将结点数据域为‘e’改为‘h’:\n");

amendElem(array, body, 'e', 'h');

displayArr(array, body);

return 0;

}

//创建备用链表

void reserveArr(component *array){

        for (int i=0; i

                array[i].cur=i+1;//将每个数组分量链接到一起

                array[i].data=' ';

        }

        array[maxSize-1].cur=0;//链表最后一个结点的游标值为0

}

//初始化静态链表

int initArr(component *array){

        reserveArr(array);

        int body=mallocArr(array);

        //声明一个变量，把它当指针使，指向链表的最后的一个结点，因为链表为空，所以和头结点重合

        int tempBody=body;

        for (int i=1; i<5; i++) {

                int j=mallocArr(array);//从备用链表中拿出空闲的分量

                array[tempBody].cur=j;//将申请的空线分量链接在链表的最后一个结点后面

                array[j].data='a'+i-1;//给新申请的分量的数据域初始化

                tempBody=j;//将指向链表最后一个结点的指针后移

        }

        array[tempBody].cur=0;//新的链表最后一个结点的指针设置为0

        return body;

}

void insertArr(component * array,int body,int add,char a){

        int tempBody=body;

        for (int i=1; i

                tempBody=array[tempBody].cur;

        }

        int insert=mallocArr(array);

        array[insert].cur=array[tempBody].cur;

        array[insert].data=a;

        array[tempBody].cur=insert;

}

void deletArr(component * array,int body,char a){

         int tempBody=body;

        //找到被删除结点的位置

        while (array[tempBody].data!=a) {

                 tempBody=array[tempBody].cur;

                //当tempBody为0时，表示链表遍历结束，说明链表中没有存储该数据的结点

                 if (tempBody==0) {

                        printf("链表中没有此数据");

                        return;

                 }

        }

         //运行到此，证明有该结点

         int del=tempBody;

        tempBody=body;

        //找到该结点的上一个结点，做删除操作

        while (array[tempBody].cur!=del) {

                tempBody=array[tempBody].cur;

        }

         //将被删除结点的游标直接给被删除结点的上一个结点

        array[tempBody].cur=array[del].cur;

        freeArr(array, del);

}

int selectElem(component * array,int body,char elem){

        int tempBody=body; //当游标值为0时，表示链表结束

         while (array[tempBody].cur!=0) {

                 if (array[tempBody].data==elem) {

                        return tempBody;

                 }

                tempBody=array[tempBody].cur;

        }

        return -1;//返回-1，表示在链表中没有找到该元素

}

void amendElem(component * array,int body,char oldElem,char newElem){

        int add=selectElem(array, body, oldElem);

        if (add==-1) {

                printf("无更改元素");

                return;

        }

        array[add].data=newElem;

}

void displayArr(component * array,int body){

        int tempBody=body;//tempBody准备做遍历使用

        while (array[tempBody].cur) {

                printf("%c,%d ",array[tempBody].data,array[tempBody].cur);

                tempBody=array[tempBody].cur;

        }

         printf("%c,%d\n",array[tempBody].data,array[tempBody].cur);

}

//提取分配空间

int mallocArr(component * array){

        //若备用链表非空，则返回分配的结点下标，否则返回0（当分配最后一个结点时，该结点的游标值为0）

        int i=array[0].cur;

        if (array[0].cur) {

                array[0].cur=array[i].cur;

        }

        return i;

}

//将摘除下来的节点链接到备用链表上

void freeArr(component * array,int k){

        array[k].cur=array[0].cur;

         array[0].cur=k;

}

程序运行结果为：

静态链表为：
,2 a,3 b,4 c,5 d,0
在第3的位置上插入结点‘e’:
,2 a,3 b,6 e,4 c,5 d,0
删除数据域为‘a’的结点:
,3 b,6 e,4 c,5 d,0
查找数据域为‘e’的结点的位置:
6
将结点数据域为‘e’改为‘h’:
,3 b,6 h,4 c,5 d,0

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 十二、静态链表和动态链表区别详解（无师自通）

前面学习了链表，其存储结构如图 1 所示：

图 1 链表存储结构

类似图 1 这样的链表，它更喜欢人们称它为 "动态链表"。

随后又接触了静态链表。同样是存储图 1 中的数据 {1,2,3}，使用静态链表存储数据的状态如图 2 所示：

图 2 静态链表存储数据示意图

为了让读者分清动态链表和静态链表，本节来分析一下它们之间的区别和联系。

静态链表和动态链表的共同点是，数据之间"一对一"的逻辑关系都是依靠指针（静态链表中称"游标"）来维持，仅此而已。

一、静态链表

使用静态链表存储数据，需要预先申请足够大的一整块内存空间，也就是说，静态链表存储数据元素的个数从其创建的那一刻就已经确定，后期无法更改。

比如，如果创建静态链表时只申请存储 10 个数据元素的空间，那么在使用静态链表时，数据的存储个数就不能超过 10 个，否则程序就会发生错误。

不仅如此，静态链表是在固定大小的存储空间内随机存储各个数据元素，这就造成了静态链表中需要使用另一条链表（通常称为"备用链表"）来记录空间存储空间的位置，以便后期分配给新添加元素使用，如图 2 所示。

这意味着，如果你选择使用静态链表存储数据，你需要通过操控两条链表，一条是存储数据，另一条是记录空闲空间的位置。

二、动态链表

使用动态链表存储数据，不需要预先申请内存空间，而是在需要的时候才向内存申请。也就是说，动态链表存储数据元素的个数是不限的，想存多少就存多少。

同时，使用动态链表的整个过程，你也只需操控一条存储数据的链表。当表中添加或删除数据元素时，你只需要通过 malloc 或 free 函数来申请或释放空间即可，实现起来比较简单。