リンクされたリスト
1. リンクリストの概要
1.1 リンクリストの概念と構造
概念: リンク リストは、物理的な記憶構造における非順次および非順次の記憶構造であり、データ要素の論理的順序は、リンク リスト内のポインタのリンク順序によって
実現されます。
次の 3 つの点に注意してください。
- この図から、リンク リストの構造は論理的には連続していますが、メモリ内では必ずしも連続しているわけではないことがわかります。
- リンク リストのノードはヒープ上に作成されます。
- ヒープ上に作成される 2 つのスペースは、連続している場合と連続していない場合があります。
1.2 リンクリストの分類
一方向および双方向の一方向
リンクリスト
ヘッド付きとヘッドなしの二重リンクリスト、
ヘッドあり
、ヘッドなし
ループ、ループなし
これら 3 種類の順列の循環
非循環の
組み合わせにより 8 種類の連結リストを構成できます。 ここでは主に1.一方向非先行非循環連結リスト2.双方向先行循環連結リスト の
2 種類を説明します。
2. 一方向非先頭非循環リンクリスト
ヘッドレス一方向非循環リンク リスト: 単純な構造で、通常はデータを単独で保存するためには使用されません。実際には、これは、
ハッシュ バケット、グラフの隣接リストなど、他のデータ構造の下部構造に相当します。また、この構造は筆記試験の面接でもよく現れます。
2.1 単一リンクリストの実装コード
一般的な構造は次のコードで示すことができます:
data各ノードに格納されているデータを表し、next次のノードへのポインタを表します。次のノードがない場合、next は空になります。
2.1.1 ヘッダー ファイル - SList.h
#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
typedef int SLTDateType;
typedef struct SListNode
{
SLTDateType data;
struct SListNode* next;
}SListNode;
// 动态申请一个节点
SListNode* BuySListNode(SLTDateType x);
//创建一个有n个节点的单链表
SListNode* CreatSListNode(int n);
// 单链表打印
void SListPrint(SListNode* plist);
// 单链表尾插
void SListPushBack(SListNode** pplist, SLTDateType x);
// 单链表的头插
void SListPushFront(SListNode** pplist, SLTDateType x);
// 单链表的尾删
void SListPopBack(SListNode** pplist);
// 单链表头删
void SListPopFront(SListNode** pplist);
// 单链表查找
SListNode* SListFind(SListNode* plist, SLTDateType x);
// 单链表在pos位置之后插入x
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDateType x);
// 单链表在pos位置之前插入x
void SListInsertBefore(SListNode** plist, SListNode* pos, SLTDateType x);
// 单链表删除pos之后位置
void SListEraseAfter(SListNode* pos);
//单链表删除pos位置
void SListErase(SListNode** pplist, SListNode* pos);
// 单链表的销毁
void SListDestroy(SListNode** plist);
2.1.2 特定機能実装ファイル —— SList.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "SList.h"
// 动态申请一个节点
SListNode* BuySListNode(SLTDateType x)
{
SListNode* phead = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
if (phead == NULL)
{
perror("malloc failed");
exit(-1);
}
else
{
phead->data = x;
phead->next = NULL;
}
return phead;
}
//创建一个有n个节点的单链表
SListNode* CreatSListNode(int n)
{
SListNode* phead = NULL, * ptail = NULL;
for (int i = 0; i < n; i++)
{
SListNode* NewNode = BuySListNode(i);
if (phead == NULL)
{
ptail = phead = NewNode;
}
else
{
ptail->next = NewNode;
ptail = NewNode;
}
}
return phead;
}
// 单链表打印
void SListPrint(SListNode* plist)
{
SListNode* cur = plist;
while (cur)
{
printf("%d->", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("NULL\n");
}
// 单链表尾插
void SListPushBack(SListNode** pplist, SLTDateType x)
{
SListNode* NewNode = BuySListNode(x);
//链表为空时也可以尾插
if (*pplist == NULL)
{
*pplist = NewNode;
}
else
{
SListNode* tail = *pplist;
while (tail->next)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = NewNode;
}
}
// 单链表的头插
void SListPushFront(SListNode** pplist, SLTDateType x)
{
SListNode* NewNode = BuySListNode(x);
NewNode->next = *pplist;
*pplist = NewNode;
}
// 单链表的尾删
void SListPopBack(SListNode** pplist)
{
//链表为空就删不了了
assert(*pplist);
SListNode* tail = *pplist;
//一上来就已经是尾
if (tail->next == NULL)
{
free(tail);
*pplist = NULL;
}
else
{
方法1
//while (tail->next->next)
//{
// tail = tail->next;
//}
//free(tail->next);
//tail->next = NULL;
//方法2
SListNode* pre = NULL;
while (tail->next)
{
pre = tail;
tail = tail->next;
}
free(tail);
pre->next = NULL;
}
}
// 单链表头删
void SListPopFront(SListNode** pplist)
{
assert(*pplist);
SListNode* tmp = (*pplist)->next;
free(*pplist);
*pplist = tmp;
}
// 单链表查找
SListNode* SListFind(SListNode* plist, SLTDateType x)
{
SListNode* cur = plist;
while (cur)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
else
{
cur = cur->next;
}
}
}
// 单链表在pos位置之后插入x
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDateType x)
{
if (pos == NULL)
{
return;
}
else
{
SListNode* newnode = BuySListNode(x);
newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;
}
}
// 单链表在pos位置之前插入x
void SListInsertBefore(SListNode** pplist, SListNode* pos, SLTDateType x)
{
if (*pplist == pos)
{
SListPushFront(pplist, x);
}
else
{
SListNode* newnode = BuySListNode(x);
SListNode* pre = *pplist;
while (pre->next != pos)
{
pre = pre->next;
}
newnode->next = pre->next;
pre->next = newnode;
}
}
// 单链表删除pos之后位置
void SListEraseAfter(SListNode* pos)
{
assert(pos);
if (pos->next == NULL)
{
return;
}
else
{
SListNode* tmp = pos->next;
pos->next = pos->next->next;
free(tmp);
}
}
// 单链表删除pos当前位置
void SListErase(SListNode** pplist, SListNode* pos)
{
assert(pos && *pplist);
if (*pplist == pos)
{
SListPopFront(pplist);
}
else
{
SListNode* cur = *pplist;
while (cur->next != pos)
{
cur = cur->next;
}
cur->next = pos->next;
free(pos);
}
}
// 单链表的销毁
void SListDestroy(SListNode** pplist)
{
SListNode* pre = *pplist;
SListNode* cur = *pplist;
while (cur->next)
{
pre = cur->next;
free(cur);
cur = pre;
}
*pplist = NULL;
}
プログラムのテストに関しては、テスト用の main 関数を書くことができます。
3. 双方向の循環リンクリスト
主要な双方向循環リンク リスト: 最も複雑な構造で、一般にデータを個別に保存するために使用されます。実際に使用されるリンク リスト データ構造は、
主要な双方向循環リンク リストです。また、構造は複雑ですが、コードを使用して実装すると、この構造には
多くの利点があり、実装がより簡単になることがわかります。
3.1 双方向先行循環リンクリストの実装コード
構造体宣言のコード:
双方向先行循環連結リストの構造は比較的複雑ですが、各関数の実現は実際には非常に簡単です。次のコードを見てください
3.1.1 ヘッダー ファイル - DList.h
#pragma once
//头文件包含
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>
//结构声明
typedef int DLTDataType;//声明存储的数据类型
typedef struct DoubleListNode
{
DLTDataType data;
struct DoubleListNode* prev;
struct DoubleListNode* next;
}DLTNode;//声明链表的节点
//函数声明
//创建新节点
DLTNode* BuyNode(DLTDataType x);
//初始化链表
DLTNode* DLTInit();
//打印链表
void DLTPrint(DLTNode* phead);
//链表头插
void DLTPushFront(DLTNode* phead, DLTDataType x);
//链表头删
void DLTPopFront(DLTNode* phead);
//链表尾插
void DLTPushBack(DLTNode* phead, DLTDataType x);
//链表尾删
void DLTPopBack(DLTNode* phead);
//链表查找
DLTNode* DLTFind(DLTNode* phead, DLTDataType x);
//在链表的pos节点前插入数据
void DLTInsertBefore(DLTNode* phead, DLTNode* pos, DLTDataType x);
//删除链表中pos节点的数据
void DLTErase(DLTNode* phead, DLTNode* pos);
3.1.2 具体的な機能の実現——DList.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "DList.h"
//创建新节点
DLTNode* BuyNode(DLTDataType x)
{
DLTNode* newNode = (DLTNode*)malloc(sizeof(DLTNode));
if (newNode == NULL)
{
perror("malloc failed");
exit(-1);
}
newNode->data = x;
newNode->next = NULL;
newNode->prev = NULL;
return newNode;
}
//初始化链表
DLTNode* DLTInit()
{
DLTNode* phead = BuyNode(-1);
phead->next = phead;
phead->prev = phead;
return phead;
}
//打印链表
void DLTPrint(DLTNode* phead)
{
assert(phead);
DLTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
printf("%d ", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("\n");
}
//链表头插
void DLTPushFront(DLTNode* phead, DLTDataType x)
{
assert(phead);
//开辟新节点
DLTNode* newNode = BuyNode(x);
//保存原本的第一个节点
DLTNode* tmp = phead->next;
//更新链表
phead->next = newNode;
newNode->prev = phead;
newNode->next = tmp;
tmp->prev = newNode;
}
//链表头删
void DLTPopFront(DLTNode* phead)
{
assert(phead);
assert(phead->next != phead);
//保存要删除的节点
DLTNode* tmp = phead->next;
//更新链表
phead->next = tmp->next;
tmp->next->prev = phead;
//删除保存的节点
free(tmp);
}
//链表尾插
void DLTPushBack(DLTNode* phead, DLTDataType x)
{
assert(phead);
//申请新节点
DLTNode* newNode = BuyNode(x);
//保存原本的尾节点
DLTNode* tmp = phead->prev;
//更新链表
tmp->next = newNode;
newNode->prev = tmp;
phead->prev = newNode;
newNode->next = phead;
}
//链表尾删
void DLTPopBack(DLTNode* phead)
{
assert(phead);
assert(phead->next != phead);
//保存尾结点
DLTNode* tmp = phead->prev;
//将尾结点的上一个节点更新为新的尾结点
tmp->prev->next = phead;
phead->prev = tmp->prev;
//释放原本的尾结点
free(tmp);
}
//链表查找
DLTNode* DLTFind(DLTNode* phead, DLTDataType x)
{
assert(phead);
DLTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
//在链表的pos节点前插入数据
void DLTInsertBefore(DLTNode* phead, DLTNode* pos, DLTDataType x)
{
assert(phead);
assert(pos);
//申请一个新节点
DLTNode* newNode = BuyNode(x);
//更新链表
pos->prev->next = newNode;
newNode->prev = pos->prev;
newNode->next = pos;
pos->prev = newNode;
}
//删除链表中pos节点的数据
void DLTErase(DLTNode* phead, DLTNode* pos)
{
assert(phead);
assert(pos);
assert(phead->next != phead);
DLTNode* tmp = pos->next;
pos->prev->next = tmp;
tmp->prev = pos->prev;
free(pos);
}
4. シーケンスリストとリンクリストの比較
V. まとめ
実際、主要なアイデアはまだコード内で言及されています。辛抱強く読んでいただきありがとうございます。今後のブログでは、リンク リストに関する OJ の質問について説明します。
