数据结构 | 线性表的链式表示与实现

链式表相关定义

• 与线性表比较

	优点	缺点
线性表	可通过下标随机存取某元素	插入删除时需移动大量元素
链式表	插入删除时不需移动大量元素	不可随机存取

• 定义

节点：储存本身信息+储存直接后继的位置，两部分构成
数据域：储存本身信息的域
指针域：储存直接后继位置的域

• 头结点

有时，我们会在单链表第一个节点前附设一个节点，称为头结点。头结点的数据可不储存任何信息，也可储存链表长度等信息。
在下边链式表的表示中，均默认存在头结点。

链式表的表示与相关操作的实现

• 链式表的表示（带头结点）

typedef struct LNode{
    ElemType data;//数据域
    struct LNode *next;//指针域
}LinkList;
//此结构既表示链式表，又表示链表的头结点

• 相关操作

Status InitLinkList(LinkList *L);

Status InsertElemIntoLinkList(LinkList *L, int i, ElemType e);

ElemType GetElemFromLinkList(LinkList L, int i, ElemType *e);

ElemType GetIndexFromLinkList(LinkList L, int *i, ElemType e);

Status DeleteElemFromLinkList(LinkList *L, int i);

Status IsElemFromLinkList(LinkList L, ElemType e);

Status AppendElemForLinkList(LinkList *L, ElemType e);

int LengthLinkList(LinkList L, int *length);

Status ClearLinkList(LinkList *L);

Status DestroyLinkList(LinkList *L);

Status TraverseLinkList(LinkList L);

• 初始化链式表

Status InitLinkList(LinkList *L){
    L=(LinkList*)malloc(sizeof(LinkList));
    if(!L){
        return OVERFLOW;
    }
    L->data=0;
    L->next=NULL;
    return OK;
}//创建一个只有头结点的空链表

• 插入元素

Status InsertElemIntoLinkList(LinkList *L, int i, ElemType e){
    if(i<1||!L){
        return ERROR;
    }
    LinkList *pointer;
    pointer=L;
    for(int count=1;count<i;count++){
        pointer=L->next;
        if(!pointer){
            return ERROR;
        }
    }//遍历节点，找到第i-1个节点
    LinkList *insert=(LinkList*)malloc(sizeof(LinkList));
    if(!insert){
        return OVERFLOW;
    }//创建一个新节点
    LinkList *temp=pointer->next;
    pointer->next=insert;
    insert->next=temp;
    insert->data=e;//在第i个节点前插入
    return OK;
}

• 删除元素

Status DeleteElemFromLinkList(LinkList *L, int i){
    if(i<1||!L){
        return ERROR;
    }
    LinkList *pointer=L;
    for(int count=1;count<i;count++){
        pointer=pointer->next;
        if(!pointer||!pointer->next){
            return ERROR;
        }
    }//遍历节点，找到第i-1个节点
    LinkList *temp=pointer->next;
    pointer->next=temp->next;
    free(temp);//清空第i个节点的储存空间
    return OK;
}

• 根据下标得到元素

ElemType GetElemFromLinkList(LinkList L,int i,ElemType *e){
    if(i<1||!&L){
        return ERROR;
    }
    LinkList *pointer=L.next;
    for(int count=1;count<i;count++){
        pointer=L.next;
        if(!pointer){
            return ERROR;
        }
    }
    *e=pointer->data;
    return *e;
}

• 根据元素得到下标

ElemType GetIndexFromLinkList(LinkList L, int *i, ElemType e){
    LinkList *pointer=L.next;
    int count=1;
    while(pointer){
        if(pointer->data==e){
            *i=count;
            return *i;
        }
        pointer=pointer->next;
        count++;
    }
    return ERROR;
}

比较前四种操作可发现，当函数以链式表L为变量时，pointer指针指向第一个元素；而以链式表指针*L为变量时，pointer指针指向头结点

• 判断元素是否在链式表中

Status IsElemFromLinkList(LinkList L, ElemType e){
    LinkList *pointer=L.next;
    while(pointer){
        if(pointer->data==e){
            return OK;
        }
        pointer=pointer->next;
    }
    return ERROR;
}

• 在表尾插入一个元素

Status AppendElemForLinkList(LinkList *L, ElemType e){
    if(!L){
        return ERROR;
    }
    LinkList *pointer=L;
    while(pointer->next){
        pointer=pointer->next;
    }//遍历到链式表最后一个元素
    LinkList *append=(LinkList*)malloc(sizeof(LinkList));
    if(!append){
        return ERROR;
    }
    pointer->next=append;
    append->data=e;
    append->next=NULL;
    return OK;
}

• 得到链式表长度

int LengthLinkList(LinkList L, int *length){
    int count=0;
    LinkList *pointer=L.next;
    while(pointer){
        count++;
        pointer=pointer->next;
    }
    *length=count;
    return *length;
}

• 清空链式表

Status ClearLinkList(LinkList *L){
    if(!L){
        return ERROR;
    }
    LinkList *pointer=L->next;
    while(pointer){
        LinkList *temp=pointer;
        pointer=pointer->next;
        free(pointer);
    }
    L->next=NULL;
    return OK;
}

保留头结点，则此链式表还可以使用（相当于初始化了一个空链式表）

• 销毁链式表

Status DestroyLinkList(LinkList *L){
    if(L){
        ClearLinkList(L);
    }
    free(L);//释放头结点储存空间
    L=NULL;
    return OK;
}

• 遍历链式表中的元素

Status TraverseLinkList(LinkList L){
    LinkList *pointer=L.next;
    int count=1;
    while(pointer){
        printf("The %dth elem is %d",count,pointer->data);
        count++;
        pointer=pointer->next;
    }
    return OK;
}

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