凡人多烦事01

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数据结构中单链表的基本操作_单链表的基本操作数据结构

作者：凡人多烦事01 | 2024-05-07 11:48:31

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单链表的基本操作数据结构

单链表的基本操作（c++）

一、定义

单链表是一种链式存取的数据结构，用一组地址任意的储存单元存放线性表中的数据元素。
链表中的数据是以结点来表示的，每个结点的构成：元素(数据元素的映象) +指针(指示后继元素存储位置)，元素就是存储数据的存储单元，指针就是连接每个结点的地址数据。

PS：单链表中可以没有头结点，但是不能没有头指针！

数据结构定义：
```
typedef struct Node
{
    int data;          //数据域
    struct Node *next; //指针域
} LNode, *LinkList;
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```

二、基本操作。

1、初始化线性表

//初始化线性表
void InitList(LinkList &L)
{
    L  =(LinkList) malloc(sizeof(LinkList));//创建头结点
    L->next = NULL;
}
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2、判断线性表是否为空表

//判断线性表是否为空表
bool EmptyList(LinkList &L)
{
    return (L->next==NULL);
}
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3、销毁线性表

//销毁线性表
void DestoryList(LinkList &L)
{
    LNode *pre = L ,*p = L->next;//pre指向p的前驱结点
    while (p != NULL)//扫描链表
    {
        free(pre);//释放前驱结点
        //两者同时向后移动
        pre = p;
        p = p->next;
    }//到结尾时，尾指针的值为空,但是前驱结点没有删除。
    free(pre);
}
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4、求线性表的长度

//求线性表的长度
int ListLength(LinkList &L)
{
    int n = 0;
    LNode *p = L;
    while (p!=NULL)
    {
        n++;
        p = p->next;
    }
    return n ;
}
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5、链表中插入数据

//在第i个位置上插入元素e。
void InsList(LinkList &L, int i, ElemType e)
{
    LNode *pre, *s; //pre表示第i-1个结点。
    int k = 0;
    pre = L; //pre指向表头指针。一般都是要由头结点向后面找。
    while (pre != NULL && k < i - 1)
    {                    //从头结点找到pre结点指向的位置。
        pre = pre->next; //往后面移动一个位置。
        k = k + 1;
    }
    if (k != i - 1)
    {
        printf("插入位置不合理");
        return;
    }
    //创建新的结点。
    s = new Node;
    s->data = e;
    s->next = pre->next;
    pre->next = s;
}
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6、删除指定位置上的元素

//删除i位置上的元素，并赋值给e
bool ListDelete(LinkList &L,int i ,ElemType &e)
{
    int j = 0;LNode *p=L,*q;
    if (i<0)
    {
        return false;
    }
    while (j<i-1 && p!=NULL)//查找第i-1个结点
    {
        j++;
        p = p->next;
    }
    if (p==NULL)
    {
        return false;
    }else
    {   //找到第i-1个结点
        q = p->next;//q指向第i个结点。
        if (q==NULL)
        {
            return false;
        }
        e = q->data;
        p->next = q->next;
        free(q);
        return true;
    }
}
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7、按元素值进行查找

//按元素值进行查找
int LocateElem(LinkList &L, ElemType e)
{
    int i = 1;
    LNode *p= L->next;
    while (p!=NULL&&p->data!=e)
    {
        p = p->next;
        i++;
    }
    if (p==NULL)//遍历完L，但是还是没有找到元素e。
    {
        return 0 ;
    }else
    {
        return i ;
    }
}
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8、找元素第一次出现的位置

//按元素值进行查找
int LocateElem(LinkList &L, ElemType e)
{
    int i = 1;
    LNode *p= L->next;
    while (p!=NULL&&p->data!=e)
    {
        p = p->next;
        i++;
    }
    if (p==NULL)//遍历完L，但是还是没有找到元素e。
    {
        return 0 ;
    }else
    {
        return i ;
    }
}
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9、求指定位置上的元素值

//求线性表中第i个位置的数据元素,并赋值给e
bool GetElem(LinkList &L,ElemType i, ElemType &e)
{
    int j = 0;
    LNode *p= L;//值指向头结点
    if (i<0)
    {
        while (j<i&&p!=NULL)//从头结点往共勉遍历所有的元素。
        {
            j++;
            p = p->next;
        }
        if (p==NULL)
        {
            return false;
        }
        else
        {
            e = p->data;
            return true;
        }
    }
    return true;
}

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10、打印单链表

//打印线性表
void DispList(LinkList &L)
{
    LNode *p = L->next;
    while (p!=NULL)
    {
        printf("%d    ",p->data);
        p = p->next;
    }
        printf("\n");//换行
}
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11、头插法创建单链表(输出与数组顺序相反)

//头插法建立单链表。
LinkList CreatFromHead(int arr[] , int n)
{
    LinkList L; //初始化一张空表
    LNode *s;   //用来指向新的结点。
    int i=0;
    //设置头结点
    L =(LNode *) malloc(sizeof(LNode));
    L->next = NULL; //头结点的指针域为空。
    while (i<n)
    {
        s =(LNode *) malloc(sizeof(LNode));   //新结点
        s->data = arr[i];       //赋值给新节点
        s->next = L->next; //头结点的指针域赋值给S的指针域。这时s的指针域为空
        L->next = s;       //头指针的指针域指向s结点。
        i++;
    }
    //返回头结点。
    return L;
}
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12、尾插法创建单链表(输出与数组顺序相同)

//尾插法创建单链表
LinkList CreatFormEnd(int arr[] , int n)
{
    //初始化一张空表
    LinkList L;
    //创建s结点，用来装新的结点
    LNode *s, *r;
    int i=0;
    //设置头结点
    L = new LNode;
    L->next = NULL;
    r = L;
    while (i<n)
    {
        s = new LNode;
        s->data = arr[i];
        s->next = r->next;
        r->next = s;
        //把r变为尾指针
        r = s;
        i++;
    }
    //把r的指针域赋值为空
    r->next = NULL;
    return L;
}
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三、常用算法。

1、单链表的排序（采用冒泡排序）

void bubbleSort(LinkList &mylist)
{
    if((mylist -> next == NULL) || (mylist -> next -> next == NULL))
    {
        return;
    }
    LNode *head, * pre, * cur, *next, * end, * temp;
    head = mylist;
    end = NULL;
    //从链表头开始将较大值往后沉
    while(head -> next != end)
    {
        for(pre = head, cur = pre -> next, next = cur -> next; next != end; pre = pre -> next, cur = cur -> next, next = next -> next)
        {
            //相邻的节点比较
            if(cur ->data > next -> data)
            {
                cur -> next = next -> next;
                pre -> next = next;
                next -> next = cur;
                temp = next;
                next = cur;
                cur = temp;
            }
        }
        end = cur;
    }
}
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2、删除第一个出现的指定元素

//删除带头结点的非空单链表L中第一个值为x的结点
int DelFirstX(LinkList &L ,ElemType x)
{
    LNode *p = L->next ,*pre = L;
    while (p !=NULL && p->data != x)
    {
       pre = p;//往后移动。
       p = p->next;
    }
    if (p == NULL)
    {
       return 0;//遍历完整个链表没有找到x
    }
    //删除结点
    pre->next = p->next;
    free(p);
    return 1;
}
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3、删除最大元素所在结点

//删除最大元素所在结点。
void delMaxNode(LNode *&L)
{
    LNode *p = L->next;//p指向当前结点
    LNode *pre = L;//p的前驱结点
    LNode *max = p;//最大值的结点
    LNode *maxpre = pre;//最大值的前驱结点
    while (p != NULL)  //用p扫描整个单链表
    {
        if (max->data < p->data)// 若找到一个更大的节点
        {
            max = p;//  更新max
            maxpre = pre;//  更新maxpre
        }
        //p和pre往后移动一个结点
        pre = pre->next;
        p = p->next;
    }//删除最大值结点
    maxpre->next = max->next;
    free(max);
}
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4、数组左边存负数，右边存正数

void moveInt(LinkList &L)
{
    LNode *p= L->next,*pre=L;
    while (p!=NULL&&p->data<0)//跳过小于0的结点
    {
        pre= p;p = pre->next;//两个结点都后移
    }
    while (p!=NULL)
    {
        if(p->data<0)//负数存在左边
        {
            pre->next = p->next;
            p->next = L->next;//头插法插入p结点
            L->next = p;
            p = pre->next;
        }
        else
        {
            pre=p;p=p->next;
        } 
    }
    
}
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4、逆转单链表

//采用头插法逆转一个链表
LinkList Reserve(LinkList &L)
{
    LNode *p,*q;
    //创建一个辅助链表
    LinkList T = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));
    T->next = NULL;
    p = L->next;
    q = T->next;
    while (p!=NULL)
    {//创建一个新节点作为中间结点，把L中的值赋给T。
        LNode *s =(LNode *) malloc(sizeof(LNode));
        s->data = p->data;
        s->next = q->next;
        q->next = s;
        q = q->next;
        free(p);
    }
    return T;
}
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5、奇偶顺序问题

void  split1(LinkList &A ,LinkList &B)
{
	B=(LNode*)malloc(sizeof(LNode));//给B链表申请空间来装奇数点
	B->next=NULL;
	LNode *r=B;
	LNode *p=A;
	LNode *q;//作为中间结点
	while(p->next!=NULL){
		if(p->next->data%2==1){
            //把p的下一个结点转移到q上
			q=p->next;
			p->next=q->next;
			q->next=NULL;
			r->next=q;//q移动到r上。
			r=q;
		}else{
			p=p->next;
		}
	}
}
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四、主函数

int main()
{
     LinkList L = (LinkList)malloc(sizeof(LinkList));
     InitList(L);
     int arr[10]={1,3,2,2,0,4,7,6,5,8};
     L= CreatFromHead(arr,10);
    //   L = CreatFormEnd(arr,10);
     DispList(L);
    return 0;
}
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4.1全部代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef int ElemType;
typedef struct Node
{
    int data;          //数据域
    struct Node *next; //指针域
} LNode, *LinkList;
//采用头插法逆转一个链表
LinkList Reserve(LinkList &L)
{
    LNode *p,*q;
    //创建一个辅助链表
    LinkList T = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));
    T->next = NULL;
    p = L->next;
    q = T->next;
    while (p!=NULL)
    {//创建一个新节点作为中间结点，把L中的值赋给T。
        LNode *s =(LNode *) malloc(sizeof(LNode));
        s->data = p->data;
        s->next = q->next;
        q->next = s;
        q = q->next;
        free(p);
    }
    return T;
}
//删除最大元素所在结点。
void delMaxNode(LNode *&L)
{
    LNode *p = L->next;//p指向当前结点
    LNode *pre = L;//p的前驱结点
    LNode *max = p;//最大值的结点
    LNode *maxpre = pre;//最大值的前驱结点
    while (p != NULL)  //用p扫描整个单链表
    {
        if (max->data < p->data)// 若找到一个更大的节点
        {
            max = p;//  更新max
            maxpre = pre;//  更新maxpre
        }
        //p和pre往后移动一个结点
        pre = pre->next;
        p = p->next;
    }//删除最大值结点
    maxpre->next = max->next;
    free(max);
}
//按元素值进行查找
int LocateElem(LinkList &L, ElemType e)
{
    int i = 1;
    LNode *p= L->next;
    while (p!=NULL&&p->data!=e)
    {
        p = p->next;
        i++;
    }
    if (p==NULL)//遍历完L，但是还是没有找到元素e。
    {
        return 0 ;
    }else
    {
        return i ;
    }
}
//单链表中删除元素
void DelList(LinkList &L, int i, ElemType *e)
{
    LNode *pre, *r; //R用来储存i位置上的结点
    pre = L;
    int k = 0;
    //找到i结点的前一个结点。
    while (pre->next != NULL && k < i - 1)
    { //后移一个位置
        pre = pre->next;
        k = k + 1;
    }
    if (k != i - 1)
    {
        printf("删除的结点的位置i不合理");
        return;
    }
    r = pre->next;
    pre->next = pre->next->next;
    free(r);
}
//求线性表中第i个位置的数据元素,并赋值给e
bool GetElem(LinkList &L,ElemType i, ElemType &e)
{
    int j = 0;
    LNode *p= L;//值指向头结点
    if (i<0)
    {
        while (j<i&&p!=NULL)//从头结点往共勉遍历所有的元素。
        {
            j++;
            p = p->next;
        }
        if (p==NULL)
        {
            return false;
        }
        else
        {
            e = p->data;
            return true;
        }
    }
    return true;
}
//打印线性表
void DispList(LinkList &L)
{
    LNode *p = L->next;
    while (p!=NULL)
    {
        printf("%d    ",p->data);
        p = p->next;
    }
        printf("\n");//换行
}
//求线性表的长度
int ListLength(LinkList &L)
{
    int n = 0;
    LNode *p = L;
    while (p!=NULL)
    {
        n++;
        p = p->next;
    }
    return n ;
}
//判断线性表是否为空表
bool EmptyList(LinkList &L)
{
    return (L->next==NULL);
}
//销毁线性表
void DestoryList(LinkList &L)
{
    LNode *pre = L ,*p = L->next;//pre指向p的前驱结点
    while (p != NULL)//扫描链表
    {
        free(pre);//释放前驱结点
        //两者同时向后移动
        pre = p;
        p = p->next;
    }//到结尾时，尾指针的值为空,但是前驱结点没有删除。
    free(pre);
}
//初始化线性表
void InitList(LinkList &L)
{
    L  =(LinkList) malloc(sizeof(LinkList));//创建头结点
    L->next = NULL;
}
//链表中插入数据
void InsList(LinkList &L, int i, ElemType e)
{
    LNode *pre, *s; //pre表示第i-1个结点。
    int k = 0;
    pre = L; //pre指向表头指针。一般都是要由头结点向后面找。
    while (pre != NULL && k < i - 1)
    {                    //从头结点找到pre结点指向的位置。
        pre = pre->next; //往后面移动一个位置。
        k = k + 1;
    }
    if (k != i - 1)
    {
        printf("插入位置不合理");
        return;
    }
    //创建新的结点。
    s = new Node;
    s->data = e;
    s->next = pre->next;
    pre->next = s;
}
    //删除数据元素x
    bool ListDelete(LinkList &L,int i ,ElemType &e)
    {
        int j = 0;LNode *p=L,*q;
        if (i<0)
        {
            return false;
        }
        while (j<i-1 && p!=NULL)//查找第i-1个结点
        {
            j++;
            p = p->next;
        }
        if (p==NULL)
        {
            return false;
        }else
        {   //找到第i-1个结点
            q = p->next;//q指向第i个结点。
            if (q==NULL)
            {
                return false;
            }
            e = q->data;
            p->next = q->next;
            free(q);
            return true;
        }
    }
//插入数据元素,插入第i个元素为e
bool ListInsert(LinkList &L, int i ,ElemType e)
{
    int j = 0;
    LNode *p = L ,*s;
    if (i<0) return false;//插入位置不合理。
    while (j<i-1 && p!=NULL)
    {
        j++;
        p = p->next;
    }
    if (p==NULL)
    {
        return false;
    }else //找到第i-1个结点p，插入新节点
    {
        s= (LinkList) malloc(sizeof(LinkList));
        s->data = e;
        s->next = p->next;
        p->next = s;
        return true;
    }
}
//尾插法创建单链表
LinkList CreatFormEnd(int arr[] , int n)
{
    //初始化一张空表
    LinkList L;
    //创建s结点，用来装新的结点
    LNode *s, *r;
    int i=0;
    //设置头结点
    L = new LNode;
    L->next = NULL;
    r = L;
    while (i<n)
    {
        s = new LNode;
        s->data = arr[i];
        s->next = r->next;
        r->next = s;
        //把r变为尾指针
        r = s;
        i++;
    }
    //把r的指针域赋值为空
    r->next = NULL;
    return L;
}
//删除带头结点的非空单链表L中第一个值为x的结点
int DelFirstX(LinkList &L ,ElemType x)
{
    LNode *p = L->next ,*pre = L;
    while (p !=NULL && p->data != x)
    {
       pre = p;//往后移动。
       p = p->next;
    }
    if (p == NULL)
    {
       return 0;//遍历完整个链表没有找到x
    }
    //删除结点
    pre->next = p->next;
    free(p);
    return 1;
}
void  split1(LinkList &A ,LinkList &B)
{
	B=(LNode*)malloc(sizeof(LNode));//给B链表申请空间来装奇数点
	B->next=NULL;
	LNode *r=B;
	LNode *p=A;
	LNode *q;//作为中间结点
	while(p->next!=NULL){
		if(p->next->data%2==1){
            //把p的下一个结点转移到q上
			q=p->next;
			p->next=q->next;
			q->next=NULL;
			r->next=q;//q移动到r上。
			r=q;
		}else{
			p=p->next;
		}
	}
}
//头插法建立单链表。
LinkList CreatFromHead(int arr[] , int n)
{
    LinkList L; //初始化一张空表
    LNode *s;   //用来指向新的结点。
    int i=0;
    //设置头结点
    L =(LNode *) malloc(sizeof(LNode));
    L->next = NULL; //头结点的指针域为空。
    while (i<n)
    {
        s =(LNode *) malloc(sizeof(LNode));   //新结点
        s->data = arr[i];       //赋值给新节点
        s->next = L->next; //头结点的指针域赋值给S的指针域。这时s的指针域为空
        L->next = s;       //头指针的指针域指向s结点。
        i++;
    }
    //返回头结点。
    return L;
}
//线性表的排序,采用冒泡排序,直接遍历链表
void sort(int arr[],int n)
{
    for (int i = 0; i < n; i++)
        for (int j = 0; i < n-i-1; j++)
        {
            if (arr[j]>arr[j+1])
            {
                int temp = arr[j];arr[j]  = arr[j+1];arr[j+1] = temp;
            }
        }
}
void moveInt(LinkList &L)
{
    LNode *p= L->next,*pre=L;
    while (p!=NULL&&p->data<0)//跳过小于0的结点
    {
        pre= p;p = pre->next;//两个结点都后移
    }
    while (p!=NULL)
    {
        if(p->data<0)
        {
            pre->next = p->next;
            p->next = L->next;//头插法插入p结点
            L->next = p;
            p = pre->next;
        }
        else
        {
            pre=p;p=p->next;
        } 
    }
    
}
void bubbleSort(LinkList &mylist)
{
    if((mylist -> next == NULL) || (mylist -> next -> next == NULL))
    {
        return;
    }
    LNode *head, * pre, * cur, *next, * end, * temp;
    head = mylist;
    end = NULL;
    //从链表头开始将较大值往后沉
    while(head -> next != end)
    {
        for(pre = head, cur = pre -> next, next = cur -> next; next != end; pre = pre -> next, cur = cur -> next, next = next -> next)
        {
            //相邻的节点比较
            if(cur ->data > next -> data)
            {
                cur -> next = next -> next;
                pre -> next = next;
                next -> next = cur;
                temp = next;
                next = cur;
                cur = temp;
            }
        }
        end = cur;
    }
}
int main()
{
     LinkList L = (LinkList)malloc(sizeof(LinkList));
     InitList(L);
     int arr[10]={1,3,2,2,0,4,7,6,5,8};
     L= CreatFromHead(arr,10);
    //   L = CreatFormEnd(arr,10);
     DispList(L);
    return 0;
}

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