目录
2.3线性表的链式表示
2.3.1单链表的定义
【单链表的应用(2009、2012、2013、2015、2016、2019)】
2.3.2单链表上基本操作的实现
【单链表插入操作后地址或指针的变化(2016)】
2.3.3双链表
【双链表中插入操作的实现(2023)】
【循环双链表中删除操作的实现(2016)】
2.3.4循环链表
【循环单链表中删除首元素的操作(2021)】
2.3线性表的链式表示
2.3.1单链表的定义
【单链表的应用(2009、2012、2013、2015、2016、2019)】
线性表的链式存储又称单链表,它是指通过一组任意的存储单元来存储线性表中的数据元素。
为了建立数据元素之间的线性关系,对每个链表结点,除存放元素自身的信息之外,还需要存放一个指向其后继的指针。
单链表中结点类型的描述如下:
typedef struct INode{ //定义单链表结点类型ElemType data; //数据域struct LNode *next; //指针域
}LNode, *LinkList;
利用单链表可以解决顺序表需要大量连续存储单元的缺点,但附加的指针域,也存在浪费存储空间的缺点。
由于单链表的元素离散地分布在存储空间中,因此是非随机存取的存储结构,即不能直接找到表中某个特定结点。查找特定结点时,需要从表头开始遍历,依次查找。
2.3.2单链表上基本操作的实现
【单链表插入操作后地址或指针的变化(2016)】
插入结点操作将值为x的新结点插入到单链表的第i个位置。
先检查插入位置的合法性,然后找到待插入位置的前驱,即第i-1个结点,再在其后插入。其操作过程如图 2.5 所示。
首先査找第 i-1 个结点,假设第 i-1 个结点为*p,然后令新结点*s的指针域指向*p的后继,再令结点*p的指针域指向新插入的结点*s。
bool ListInsert(linklist &L,int i,ElemType e)LNode *p=L; //指针p指向当前扫描到的结点int j=0; //记录当前结点的位序,头结点是第0个结点while(p!=NULL&&j<i-1){ //循环找到第i-1个结点p=p->next;j++;
}if(p==NULL) //i值不合法return false;LNode *s=(LNode*)malloc(sizeof(LNode));s->data=e;s->next=p->next; //① p->next=s; //②return true;
}
插入时,①和②的顺序不能颠倒,否则,先执行p->next=s 后,指向其原后继的指针就不存在了,再执行 s->next=p->next 时,相当于执行了 s->next=s,显然有误。
本算法主要的时间开销在于查找第 i-1 个元素,时间复杂度为 O(n)。
若在指定结点后插入新结点,则时间复杂度仅为 O(1)。
需注意的是,当链表不带头结点时,需要判断插入位置i是否为1,若是,则要做特殊处理,将头指针工指向新的首结点。
当链表带头结点时,插入位置i为1时不用做特殊处理。
扩展:对某一结点进行前插操作。
前插操作是指在某结点的前面插入一个新结点,后插操作的定义刚好与之相反。
在单链表插入算法中,通常都采用后插操作。以上面的算法为例,先找到第 i-1 个结点,即插入结点的前驱,再对其执行后插操作。由此可知,对结点的前插操作均可转化为后插操作,前提是从单链表的头结点开始顺序查找到其前驱结点,时间复杂度为O(n)。
此外,可采用另一种方式将其转化为后插操作来实现,设待插入结点为*s,将*s插入到*p的前面。我们仍然将*s插入到*p的后面,然后将p->data与 s->data 交换,这样做既满足逻辑关系,又能使得时间复杂度为O(1)。该方法的主要代码片段如下:
s->next=p->next; //修改指针域,不能颠倒
p->next=s;
temp=p->data; //交换数据域部分
p->data=s->data;
s->data=temp;
2.3.3双链表
【双链表中插入操作的实现(2023)】
在双链表中p所指的结点之后插入结点*s,其指针的变化过程如图 2.10 所示。
插入操作的代码片段如下:
s->next=p->next; //将结点*s插入到结点*p之后
p->next->prior=s;
s->prior=p;
p->next=s;
上述代码的语句顺序不是唯一的,但也不是任意的,①步必须在④步之前,否则*p的后继结点的指针就会丢掉,导致插入失败。
【循环双链表中删除操作的实现(2016)】
删除双链表中结点*p的后继结点*q,其指针的变化过程如图 2.11所示。
删除操作的代码片段如下:
删除双链表中结点*p的后继结点*q;
删除操作的代码片段如下:
p->next=q->next;
q->next->prior=p;
free(q); //释放结点空间
在建立双链表的操作中,也可采用如同单链表的头插法和尾插法,但在操作上需要注意指针的变化和单链表有所不同。
2.3.4循环链表
【循环单链表中删除首元素的操作(2021)】
循环单链表的插入、删除算法与单链表的几乎一样,所不同的是若操作是在表尾进行,则执行的操作不同,以让单链表继续保持循环的性质。当然,正是因为循环单链表是一个“环”,所以在任何位置上的插入和删除操作都是等价的,而无须判断是否是表尾。
在单链表中只能从表头结点开始往后顺序遍历整个链表,而循环单链表可以从表中的任意一个结点开始遍历整个链表。有时对循环单链表不设头指针而仅设尾指针,以使得操作效率更高其原因是,若设的是头指针,对在表尾插入元素需要O(n)的时间复杂度,而若设的是尾指针r,r->next即为头指针,对在表头或表尾插入元素都只需要 O(1)的时间复杂度。