【数据结构】线性表的单链表存储结构表示和实现
数据结构 线性表的单链表存储结构表示和实现
参考代码如下：
/*
名称：线性表的单链表存储结构表示和实现
编译环境：VC++6.0
日期： 2014-3-27
*/
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <stdlib.h>
typedef int ElemType;
// 线性表的单链表存储结构
typedef struct LNode
{
ElemType data; //数据域
struct LNode *next; //指针域
}LNode, *LinkList;
// typedef struct LNode *LinkList; // 另一种定义LinkList的方法
// 构造一个空的线性表L
int InitList(LinkList *L)
{
/*
产生头结点L,并使L指向此头结点，头节点的数据域为空，不放数据的。
void * malloc(size_t)
这里对返回值进行强制类型转换了，返回值是指向空类型的指针类型。
*/
(*L) = (LinkList)malloc( sizeof(struct LNode) );
if( !(*L) )
exit(0); // 存储分配失败
(*L)->next = NULL; // 指针域为空
return 1;
}
// 销毁线性表L，将包括头结点在内的所有元素释放其存储空间。
int DestroyList(LinkList *L)
{
LinkList q;
// 由于单链表的每一个元素是单独分配的，所以要一个一个的进行释放
while( *L )
{
q = (*L)->next;
free( *L ); //释放
*L = q;
}
return 1;
}
/*
将L重置为空表，即将链表中除头结点外的所有元素释放其存
储空间，但是将头结点指针域置空，这和销毁有区别哦。不改变L，所以
不需要用指针。
*/
int ClearList( LinkList L )
{
LinkList p, q;
p = L->next; // p指向第一个结点
while( p ) // 没到表尾则继续循环
{
q = p->next;
free( p ); //释放空间
p = q;
}
L->next = NULL; // 头结点指针域为空，链表成了一个空表
return 1;
}
// 若L为空表（根据头结点L->next来判断，为空则是空表），则返回1，
// 否则返回0。
int ListEmpty(LinkList L)
{
if( L->next ) // 非空
return 0;
else
return 1;
}
// 返回L中数据元素个数。
int ListLength(LinkList L)
{
int i = 0;
LinkList p = L->next; // p指向第一个结点
while(p) // 没到表尾，则继续循环
{
i++;
p=p->next;
}
return i;
}
// L为带头结点的单链表的头指针。当第i个元素存在时,其值赋给e并
// 返回1,否则返回0。
int GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e)
{
int j = 1; // j为计数器
LinkList p=L->next; // p指向第一个结点
while(p&&j<i) // 顺指针向后查找,直到p指向第i个元素或p为空
{
p=p->next;
j++;
}
if(!p||j>i) // 第i个元素不存在
return 0;
*e = p->data; // 取第i个元素
return 1;
}
// 返回L中第1个与e满足关系compare()的数据元素的位序。
// 若这样的数据元素不存在,则返回值为0
int LocateElem(LinkList L,ElemType e,int(*compare)(ElemType,ElemType))
{
int i=0;
LinkList p=L->next;
while(p) //将链表的每一个元素进行对比
{
i++;
if(compare(p->data,e)) // 找到这样的数据元素
return i;
p=p->next;
}
return 0;
}
// 若cur_e是L的数据元素,且不是第一个,则用pre_e返回它的前驱,
// 返回1;否则操作失败,pre_e无定义,返回-1
int PriorElem(LinkList L,ElemType cur_e,ElemType *pre_e)
{
LinkList q,
p=L->next; // p指向第一个结点
while(p->next) // p所指结点有后继
{
q=p->next; // q为p的后继
if(q->data==cur_e)
{
*pre_e=p->data;
return 1;
}
p=q; // p向后移
}
return -1;
}
// 若cur_e是L的数据元素，且不是最后一个，则用next_e返回它的后继，
// 返回1;否则操作失败，next_e无定义，返回-1
int NextElem(LinkList L,ElemType cur_e,ElemType *next_e)
{
LinkList p=L->next; // p指向第一个结点
while(p->next) // p所指结点有后继
{
if(p->data==cur_e)
{
*next_e=p->next->data;
return 1;
}
p=p->next;
}
return -1;
}
// 在带头结点的单链线性表L中第i个位置之前插入元素e
int ListInsert(LinkList *L,int i,ElemType e)
{
int j=0;
LinkList p=*L,s;
while(p && j<i-1) // 寻找第i-1个结点
{
p=p->next;
j++;
}
if(!p || j>i-1) // i小于1或者大于表长
return 0;
s=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); // 生成新结点
s->data=e; // 插入L中
s->next=p->next;
p->next=s;
return 1;
}
// 在带头结点的单链线性表L中，删除第i个元素,并由e返回其值
int ListDelete(LinkList *L, int i,ElemType *e)
{
int j = 0;
LinkList p=*L,q;
while(p->next&&j<i-1) // 寻找第i个结点,并令p指向其前趋
{
p=p->next;
j++;
}
if(!p->next||j>i-1) // 删除位置不合理
return 0;
q=p->next; // 删除并释放结点
p->next=q->next;
*e=q->data;
free(q);
return 1;
}
// 依次对L的每个数据元素调用函数vi()
int ListTraverse(LinkList L,void(*vi)(ElemType))
{
LinkList p=L->next;
//对所有元素调用函数vi
while(p)
{
vi(p->data);
p=p->next;
}
printf("\n");
return 1;
}
// 在按非降序排列的线性表L中按非降序插入新的数据元素e
void InsertAscend(LinkList L,ElemType e)
{
LinkList q=L,
p=L->next;
while(p&&e>p->data)
{
q=p;
p=p->next;
}
q->next=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); // e插在q后
q->next->data=e;
q->next->next=p;
}
// 按非升序排列的线性表L中按非升序插入新的数据元素e
void InsertDescend(LinkList L,ElemType e)
{
LinkList q=L,p=L->next;
while(p&&e<p->data)
{
q=p;
p=p->next;
}
q->next=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); // e插在q后
q->next->data=e;
q->next->next=p;
}
// L的头部插入新的数据元素e,作为链表的第一个元素
int HeadInsert(LinkList L,ElemType e)
{
LinkList s;
s=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); // 生成新结点
s->data=e; // 给结点赋值
s->next=L->next; // 插在表头
L->next=s;
return 1;
}
// 在L的尾部插入新的数据元素e,作为链表的最后一个元素
int EndInsert(LinkList L,ElemType e)
{
LinkList p=L;
while(p->next) // 使p指向表尾元素
p=p->next;
p->next=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); // 在表尾生成新结点
p->next->data=e; // 给新结点赋值
p->next->next=NULL; // 表尾
return 1;
}
// 删除L的第一个数据元素，并由e返回其值
int DeleteFirst(LinkList L,ElemType *e)
{
LinkList p=L->next;
if(p)
{
*e=p->data;
L->next=p->next;
free(p);
return 1;
}
else
return 0;
}
// 删除L的最后一个数据元素，并用e返回其值
int DeleteTail(LinkList L,ElemType *e)
{
LinkList p=L,q;
if(!p->next) // 链表为空
return 0;
while(p->next)
{
q=p;
p=p->next;
}
q->next=NULL; // 新尾结点的next域设为NULL
*e=p->data;
free(p);
return 1;
}
// 删除表中值为e的元素，并返回1；如无此元素，则返回0
int DeleteElem(LinkList L,ElemType e)
{
LinkList p=L,q;
while(p)
{
q=p->next;
if(q&&q->data==e)
{
p->next=q->next;
free(q);
return 1;
}
p=q;
}
return 0;
}
// 用e取代表L中第i个元素的值
int ReplaceElem(LinkList L,int i,ElemType e)
{
LinkList p=L;
int j=0;
//找到第i个元素的位置给p
while(p->next && j<i)
{
j++;
p=p->next;
}
if(j==i)
{
p->data=e;
return 1;
}
else // 表中不存在第i个元素
return 0;
}
// 按非降序建立n个元素的线性表
int CreatAscend(LinkList *L,int n)
{
int j;
LinkList p,q,s;
if(n<=0)
return 0;
InitList(L);
printf("请输入%d个元素:（空格）\n",n);
s=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); // 第一个结点
scanf("%d",&s->data);
s->next=NULL;
(*L)->next=s;
for(j=1;j<n;j++)
{
s=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); // 其余结点
scanf("%d",&s->data);
q=*L;
p=(*L)->next;
while(p&&p->data<s->data) // p没到表尾，且所指元素值小于新值
{
q=p;
p=p->next; // 指针后移
}
s->next=q->next; // 元素插在q的后面
q->next=s;
}
return 1;
}
// 按非升序建立n个元素的线性表
int CreatDescend(LinkList *L,int n)
{
int j;
LinkList p,q,s;
if(n<=0)
return 0;
InitList(L);
printf("请输入%d个元素:（空格）\n",n);
s=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); // 第一个结点
scanf("%d",&s->data);
s->next=NULL;
(*L)->next=s;
for(j=1;j<n;j++)
{
s=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); // 其余结点
scanf("%d",&s->data);
q=*L;
p=(*L)->next;
while(p&&p->data>s->data) // p没到表尾，且所指元素值大于新值
{
q=p;
p=p->next; // 指针后移
}
s->next=q->next; // 元素插在q的后面
q->next=s;
}
return 1;
}
// 返回表头元素的值
int GetFirstElem(LinkList L,ElemType *e)
{
LinkList p=L->next; //第一个结点给p
if(!p) // 空表
return 0;
else // 非空表
*e=p->data;
return 1;
}
// 逆位序(插在表头)输入n个元素的值，建立带表头结构的单链线性表L
void CreateList(LinkList *L,int n)
{
int i;
LinkList p;
// 先建立一个带头结点的空单链表，相当于初始化单链表
*L=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode));
(*L)->next=NULL;
printf("请输入%d个数据\n",n);
for(i=n;i>0;--i)
{
p=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); // 生成新结点
scanf("%d",&p->data); // 输入元素值
p->next=(*L)->next; // 插入到表头
(*L)->next=p;
}
}
// 正位序(插在表尾)输入n个元素的值，建立带表头结构的单链线性表
void CreateList2(LinkList *L,int n)
{
int i;
LinkList p,q;
// 先建立一个带头结点的空单链表，相当于初始化单链表
*L=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); // 生成头结点
(*L)->next=NULL;
q=*L;
printf("请输入%d个数据\n",n);
for(i=1;i<=n;i++)
{
p=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode));
scanf("%d",&p->data);
q->next=p;
q=q->next;
}
p->next=NULL;
}
// 已知单链线性表La和Lb的元素按值非递减排列。
// 归并La和Lb得到新的单链线性表Lc，Lc的元素也按值非递减排列
void MergeList(LinkList La,LinkList *Lb,LinkList *Lc)
{
LinkList pa=La->next,pb=(*Lb)->next,pc;
*Lc=pc=La; // 用La的头结点作为Lc的头结点
while(pa&&pb)
{
if(pa->data <= pb->data)
{
pc->next=pa;
*Lc=pa;
pa=pa->next;
}
else
{
pc->next=pb;
pc=pb;
pb=pb->next;
}
}
pc->next=pa ? pa : pb; // 插入剩余段
free(*Lb); // 释放Lb的头结点
Lb=NULL;
}
// 判断是否相等的函数，Union()用到
int equal(ElemType c1,ElemType c2)
{
if(c1==c2)
return 1;
else
return 0;
}
// 将所有在线性表Lb中但不在La中的数据元素插入到La中
void Union(LinkList La,LinkList Lb)
{
ElemType e;
int La_len,Lb_len;
int i;
La_len=ListLength(La); // 求线性表的长度
Lb_len=ListLength(Lb);
for(i=1;i<=Lb_len;i++)
{
GetElem(Lb,i,&e); // 取Lb中第i个数据元素赋给e
if(!LocateElem(La,e,equal)) // La中不存在和e相同的元素,则插入之
ListInsert(&La,++La_len,e);
}
}
// 数据元素判定函数(相等为1,否则为0)
int comp(ElemType c1,ElemType c2)
{
if(c1==c2)
return 1;
else
return 0;
}
void visit(ElemType c)
{
printf("%d ",c);
}
int main()
{
LinkList L, La, Lb, Lc;
ElemType e, e0, d;
int i, j, n, k;
//初始化一个单链表
i=InitList(&L);
//通过插入操作创建一个单链表
for(j=1;j<=5;j++)
i=ListInsert(&L,1,j);
//调用visit函数，对单链表进行遍历
printf("在L的表头依次插入1～5后：L=");
ListTraverse(L,visit); // 依次对元素调用visit()，输出元素的值
//判断单链表是否为空
i=ListEmpty(L);
printf("L是否空：i=%d(1:是 0:否)\n",i);
//清空单链表
i=ClearList(L);
printf("清空L后：L=");
ListTraverse(L,visit);
//判断单链表是否为空
i=ListEmpty(L);
printf("L是否空：i=%d(1:是 0:否)\n",i);
//再次通过插入操作创建一个单链表
for(j=1;j<=10;j++)
ListInsert(&L,j,j);
printf("在L的表尾依次插入1～10后：L=");
ListTraverse(L,visit);
//取得单链表的第5个元素
GetElem(L,5,&e);
printf("第5个元素的值为：%d\n",e);
//在单链表中找到和j满足comp函数关系的元素
for(j=0;j<=1;j++)
{
k=LocateElem(L,j,comp);
if(k)
printf("第%d个元素的值为%d\n",k,j);
else
printf("没有值为%d的元素\n",j);
}
//找到某个元素的前驱
for(j=1;j<=2;j++) // 测试头两个数据
{
GetElem(L,j,&e0); // 把第j个数据赋给e0
i=PriorElem(L,e0,&e); // 求e0的前驱
if(i==-1)
printf("元素%d无前驱\n",e0);
else
printf("元素%d的前驱为：%d\n",e0,e);
}
//找到某个元素的后继
for(j=ListLength(L)-1;j<=ListLength(L);j++)// 测试最后两个数据
{
GetElem(L,j,&e0); // 把第j个数据赋给e0
i=NextElem(L,e0,&e); // 求e0的后继
if(i==-1)
printf("元素%d无后继\n",e0);
else
printf("元素%d的后继为：%d\n",e0,e);
}
//求单链表的表长
k=ListLength(L); // k为表长
//删除操作
for(j=k+1;j>=k;j--)
{
i=ListDelete(&L,j,&e); // 删除第j个数据
if(i==0)
printf("删除第%d个数据失败\n",j);
else
printf("删除的元素为：%d\n",e);
}
printf("依次输出L的元素：");
ListTraverse(L,visit);
//销毁单链表
DestroyList(&L);
printf("销毁L后：L=%u\n\n",L);
printf("按非降序建立n个元素的线性表L,请输入元素个数n: ");
scanf("%d",&n);
CreatAscend(&L,n);
printf("依次输出L的元素：");
ListTraverse(L,visit);
// 按非降序插入元素10
InsertAscend(L,10);
printf("按非降序插入元素10后，线性表L为：");
ListTraverse(L,visit);
// 在L的头部插入12
HeadInsert(L,12);
// 在L的尾部插入9
EndInsert(L,9);
printf("在L的头部插入12，尾部插入9后，线性表L为：");
ListTraverse(L,visit);
i=GetFirstElem(L,&e);
printf("第1个元素是: %d\n",e);
printf("请输入要删除的元素的值: ");
scanf("%d",&e);
i=DeleteElem(L,e);
if(i)
printf("成功删除%d!\n",e);
else
printf("不存在元素%d!\n",e);
printf("线性表L为：");
ListTraverse(L,visit);
printf("请输入要取代的元素的序号 元素的新值: ");
scanf("%d%d",&n,&e);
ReplaceElem(L,n,e);
printf("线性表L为：");
ListTraverse(L,visit);
DestroyList(&L);
printf("销毁L后,按非升序重新建立n个元素的线性表L,请输入"
"元素个数n(>2): ");
scanf("%d",&n);
CreatDescend(&L,n);
printf("依次输出L的元素：");
ListTraverse(L,visit);
// 按非升序插入元素10
InsertDescend(L,10);
printf("按非升序插入元素10后，线性表L为：");
ListTraverse(L,visit);
printf("请输入要删除的元素的值: ");
scanf("%d",&e);
i=DeleteElem(L,e);
if(i)
printf("成功删除%d!\n",e);
else
printf("不存在元素%d!\n",e);
printf("线性表L为：");
ListTraverse(L,visit);
DeleteFirst(L,&e);
DeleteTail(L,&d);
printf("删除表头元素%d和表尾元素%d后,线性表L为：",e,d);
ListTraverse(L,visit);
printf("\n");
// 测试算法2.11
n = 3;
CreateList2(&La,n); // 正位序输入n个元素的值
printf("正位创建后La="); // 输出链表La的内容
ListTraverse(La,visit);
CreateList(&Lb,n); // 逆位序输入n个元素的值
printf("逆位创建后Lb="); // 输出链表Lb的内容
ListTraverse(Lb,visit);
DestroyList(&La);
DestroyList(&Lb);
// 测试算法2.12
//初始化一个单链表La
i=InitList(&La);
//通过插入操作创建一个单链表
for(j=2;j<=10;j+=2)
i=ListInsert(&La,1,j);
printf("La="); // 输出链表La的内容
ListTraverse(La,visit);
//初始化一个单链表
i=InitList(&Lb);
//通过插入操作创建一个单链表
for(j=1;j<=10;j+=2)
i=ListInsert(&Lb,1,j);
printf("Lb="); // 输出链表Lb的内容
ListTraverse(Lb,visit);
// 按非递减顺序归并La和Lb,得到新表Lc
MergeList(La,&Lb,&Lc);
printf("合并La和Lb后，Lc = "); // 输出链表Lc的内容
ListTraverse(Lc,visit);
// 测试算法2.1
i=InitList(&La);
if(i==1) // 创建空表La成功
for(j=1;j<=5;j++) // 在表La中插入5个元素
i=ListInsert(&La,j,j);
printf("La= "); // 输出表La的内容
ListTraverse(La,visit);
InitList(&Lb); // 也可不判断是否创建成功
for(j=1;j<=5;j++) // 在表Lb中插入5个元素
i=ListInsert(&Lb,j,2*j);
printf("Lb= "); // 输出表Lb的内容
ListTraverse(Lb,visit);
Union(La,Lb);
printf("new La= "); // 输出新表La的内容
ListTraverse(La,visit);
system("pause");
return 0;
}
/*
输出效果：
在L的表头依次插入1～5后：L=5 4 3 2 1
L是否空：i=0(1:是 0:否)
清空L后：L=
L是否空：i=1(1:是 0:否)
在L的表尾依次插入1～10后：L=1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
第5个元素的值为：5
没有值为0的元素
第1个元素的值为1
元素1无前驱
元素2的前驱为：1
元素9的后继为：10
元素10无后继
删除第11个数据失败
删除的元素为：10
依次输出L的元素：1 2 3 4 5 6 7 8 9
销毁L后：L=0
按非降序建立n个元素的线性表L,请输入元素个数n: 3
请输入3个元素:（空格）
1 3 2
依次输出L的元素：1 2 3
按非降序插入元素10后，线性表L为：1 2 3 10
在L的头部插入12，尾部插入9后，线性表L为：12 1 2 3 10 9
第1个元素是: 12
请输入要删除的元素的值: 1
成功删除1!
线性表L为：12 2 3 10 9
请输入要取代的元素的序号 元素的新值: 3 4
线性表L为：12 2 4 10 9
销毁L后,按非升序重新建立n个元素的线性表L,请输入元素个数n(>2): 3
请输入3个元素:（空格）
1 3 2
依次输出L的元素：3 2 1
按非升序插入元素10后，线性表L为：10 3 2 1
请输入要删除的元素的值: 3
成功删除3!
线性表L为：10 2 1
删除表头元素10和表尾元素1后,线性表L为：2
请输入3个数据
1 3 2
正位创建后La=1 3 2
请输入3个数据
1 3 2
逆位创建后Lb=2 3 1
La=10 8 6 4 2
Lb=9 7 5 3 1
合并La和Lb后，Lc = 9 7 5 3 1 10 8 6 4 2
La= 1 2 3 4 5
Lb= 2 4 6 8 10
new La= 1 2 3 4 5 6 8 10
请按任意键继续. . .
*/
