线性表的物理/存储结构之——单链表
【写在前面】本博客是笔者按照2021王道数据结构考研复习指导的视频课程整理的笔记，均已用编译器测试过可行，部分函数按照老师的提示做了一些代码健壮性的提升，可以放心使用。
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单链表的基本操作
1、单链表的定义
typedef struct LNode {
int data;
struct LNode *next;
}LNode,*LinkList;
等价于下面的写法：
//或者下面的写法
struct LNode{
int data;
struct LNode *next;
};
typedef struct LNode LNode;//取一个别名为LNode
typedef struct LNode *LinkList;//用LinkList表明这是一个指向LNode的指针
要表示一个单链表时，只需要声明一个头指针L，指向单链表的第一个结点。
LNode *L;
//或者
LinkList L;
//都表示声明一个指向单链表第一个结点的指针
2、基本操作：初始化一个空的单链表
2.1 带头结点的单链表
//初始化一个空的单链表（带头结点）
bool InitList(LinkList &L) {
L = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));//分配一个头结点
if (L == NULL) {
//分配失败返回false
return false;
}
L->next = NULL; //头结点之后暂时还没有结点
return true;
}
2.2 不带头结点的单链表
//初始化一个空的单链表（不带头结点）
bool InitList(LinkList &L) {
L = NULL; //空表，暂时还没有任何结点，防止脏数据
return true;
}
3、基本操作：单链表的判空
3.1 带头结点的单链表
//判断单链表是否为空（带头节点）
bool Empty(LinkList L) {
if (L->next == NULL) {
return true;
}
else {
return false;
}
}
3.2 不带头结点的单链表
//判断单链表是否为空（不带头节点）
bool Empty(LinkList L) {
/*if (L == NULL) {
return true;
}
else {
return false;
}*/
//或者
return(L==NULL); //L==NULL的运算结果本身就是一个bool型变量
}
4、基本操作：单链表的按位查找
//基础操作：单链表的按位查找
LNode *GetElem(LinkList L, int i) {
int j = 1;
LNode *p = L->next;
if (i == 0) //是第一个结点
return L;
if (i < 1) //非法输入
return NULL;
while (p != NULL && j < i) {
p = p->next;
j++;
}
return p;
}
【注】LNode *强调这是一个结点，LinkList强调这是一个单链表。
5、基本操作：单链表的插入
5.1 按位序插入（带头结点的单链表）
//基础操作：按位序插入：在第i个位置插入元素e
bool ListInsert(LinkList &L, int i, int e) {
if (i < 1) {
return false;
}
LNode *p;
p = L;//p指向头结点，头结点是第0个结点（不存数据）
//但单链表中实际存放的是头结点后面的结点，位序从1开始
int j = 0;//表示当前p指向的是第几个结点
while (p!=NULL && j < i-1) {
//j<i-1是因为我们只需要循环到第i-1个结点在后面插入e
p = p->next;
j++;
}
if (p == NULL) {
return false;
}
LNode *s = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));
s->data = e;
s->next = p->next;
p->next = s;
return true;
}
5.2 按位序插入（不带头结点的单链表）
//基础操作：按位序插入：在第i个位置插入元素e
bool ListInsert(LinkList &L, int i, int e) {
if (i < 1) {
return false;
}
if (i == 1) {
LNode *s = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));
s->data = e;
s->next = L;
L = s;
return true;
}
LNode *p;
p = L;//p指向头结点，头结点是第0个结点（不存数据）
//但单链表中实际存放的是头结点后面的结点，位序从1开始
/*********************1.找到第i-1个结点*******************************/
int j = 1;//表示当前p指向的是第几个结点
while (p != NULL && j < i - 1) {
//j<i-1是因为我们只需要循环到第i-1个结点在后面插入e
p = p->next;
j++;
}
if (p == NULL) {
return false;
}
/*********************2.在第i-1个结点后面插入e**********************/
LNode *s = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));
s->data = e;
s->next = p->next;
p->next = s;
return true;
}
5.3 指定节点的后插操作
//基础操作：后插操作
bool InsertNextNode(LNode *p, int e) {
if (p == NULL) {
return false;
}
LNode *s = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));
if (s == NULL) {
//分配内存失败
return false;
}
s->data = e;
s->next = p->next;
p->next = s;
return true;
}
封装后的按位序插入：（注意后插操作函数的定义要在按位序插入函数之前，不然会报错。）
//基础操作：后插操作
bool InsertNextNode(LNode *p, int e) {
if (p == NULL) {
return false;
}
/*********************2.在第i-1个结点后面插入e**********************/
LNode *s = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));
if (s == NULL) {
//分配内存失败
return false;
}
s->data = e;
s->next = p->next;
p->next = s;
return true;
}
//基础操作：按位序插入：在第i个位置插入元素e
bool ListInsert(LinkList &L, int i, int e) {
if (i < 1) {
return false;
}
LNode *p;
p = L;//p指向头结点，头结点是第0个结点（不存数据）
//但单链表中实际存放的是头结点后面的结点，位序从1开始
/*********************1.找到第i-1个结点*******************************/
int j = 0;//表示当前p指向的是第几个结点
while (p!=NULL && j < i-1) {
//j<i-1是因为我们只需要循环到第i-1个结点在后面插入e
p = p->next;
j++;
}
return InsertNextNode(p, e);
}
5.4 指定结点的前插操作
//基础操作：前插操作
bool InsertPriorNode(LNode *p,int e) {
if (p == NULL) {
return false;
}
LNode *s = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));
if (s == NULL) {
return false;
}
s->next = p->next;
p->next = s;
s->data = p->data;
p->data = e;
return true;
}
前插操作【王道书版本】
//基础操作：前插操作【王道书版本】
//在p结点之前插入结点s
bool InsertPriorNode(LNode *p, LNode *s) {
if (p == NULL||s==NULL) {
return false;
}
s->next = p->next;
p->next = s;
int temp = p->data;
p->data = s->data;
s->data = temp;
return true;
}
6、 基本操作：单链表的打印操作
//基础操作：打印单链表数据
void DisplayList(LinkList L) {
LNode *p;
p = L->next;
int i = 0;
while (p!= NULL) {
printf("%d ", p->data);
p = p->next;
i++;
}
printf("一共有%d个元素\n",i);
}
7、单链表的删除操作
7.1 按位序删除（带头结点的单链表）
//基础操作：按位序删除
bool DeleteNode(LinkList &L, int i,int &e) {
if (i < 1) {
return false;
}
LNode *p;
LNode *q;
int j = 0;
p = L;
while (p != NULL && j < i - 1) {
p = p->next;
j++;
}
if (p == NULL) {
return false;
}
if (p->next == NULL) {
//第i-1个结点后面没有其他结点了
return false;
}
q = p->next;
e = q->data;
p->next = q->next;
free(q);
return true;
}
7.2 指定节点的删除
【注】这里已按照王道视频课的提示进行了修改，当指定结点是超出现有结点的值时，不会报错，此时删除失败，函数返回值为false。
//基础操作：删除指定结点p
bool DeleteNode(LNode *p) {
if (p == NULL) {
return false;
}
LNode *q = p->next;
if (q == NULL) {
return false;
}
p->data = q->data;
p->next = q->next;
free(q);
return true;
}
8、单链表所有基本操作的测试代码
代码可以在VS环境下编译运行，由于篇幅原因我将测试代码放在另一篇文章中，链接为【数据结构（二）】单链表|（全）测试代码|用C语言/C++实现单链表的定义、插入、删除、查找、打印输出等基本操作。
测试结果如下，包括单链表的定义，向其中插入元素及删除元素。
