单向链表

单向链表（又名单链表、线性链表， 英語：singly linked list）是链表的一种，其特点是链表的链接方向是单向的，对链表的访问要通过从头部开始，依序往下讀取。 一个单向链表的节点被分成两个部分。第一个部分保存或者显示关于节点的信息，第二个部分存储下一个节点的地址。单向链表只可向一个方向遍历。 單向鏈表的數據结構可以分為兩部分：數據域和指针域，數据域存儲數據，指针域指向下一個儲存節點的地址。 /* c2-2.h 线性表的单链表存储结构 */ typedef struct LNode { ElemType data; struct LNode *next; }LNode,*LinkList; /* bo2-2.c 带有头结点的单链表(存储结构由c2-2.h定义)的基本操作(12个),包括算法2.8,2.9,2.10 */ void InitList(LinkList *L) { /* 操作结果：构造一个空的线性表L */ *L=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); /* 产生头结点，并使L指向此头结点 */ if(!*L) /* 存储分配失败 */ exit(OVERFLOW); (*L)->next=NULL; /* 指针域为空 */ } void DestroyList(LinkList *L) { /* 初始条件：线性表L已存在。操作结果：销毁线性表L */ LinkList q; while(*L) { q=(*L)->next; free(*L); *L=q; } } void ClearList(LinkList L) /* 不改变L */ { /* 初始条件：线性表L已存在。操作结果：将L重置为空表 */ LinkList p,q; p=L->next; /* p指向第一个结点 */ while(p) /* 没到表尾 */ { q=p->next; free(p); p=q; } L->next=NULL; /* 头结点指针域为空 */ } Status ListEmpty(LinkList L) { /* 初始条件：线性表L已存在。操作结果：若L为空表，则返回TRUE，否则返回FALSE */ if(L->next) /* 非空 */ return FALSE; else return TRUE; } int ListLength(LinkList L) { /* 初始条件：线性表L已存在。操作结果：返回L中数据元素个数 */ int i=0; LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */ while(p) /* 没到表尾 */ { i++; p=p->next; } return i; } Status GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e) /* 算法2.8 */ { /* L为带头结点的单链表的头指针。当第i个元素存在时，其值赋给e并返回OK，否则返回ERROR */ int j=1; /* j为计数器 */ LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */ while(p&&j<i) /* 顺指针向后查找，直到p指向第i个元素或p为空 */ { p=p->next; j++; } if(!p||j>i) /* 第i个元素不存在 */ return ERROR; *e=p->data; /* 取第i个元素 */ return OK; } int LocateElem(LinkList L,ElemType e,Status(*compare)(ElemType,ElemType)) { /* 初始条件: 线性表L已存在，compare()是数据元素判定函数(满足为1，否则为0) */ /* 操作结果: 返回L中第1个与e满足关系compare()的数据元素的位序。 */ /* 若这样的数据元素不存在，则返回值为0 */ int i=0; LinkList p=L->next; while(p) { i++; if(compare(p->data,e)) /* 找到这样的数据元素 */ return i; p=p->next; } return 0; } Status PriorElem(LinkList L,ElemType cur_e,ElemType *pre_e) { /* 初始条件: 线性表L已存在 */ /* 操作结果: 若cur_e是L的数据元素，且不是第一个，则用pre_e返回它的前驱， */ /* 返回OK；否则操作失败，pre_e无定义，返回INFEASIBLE */ LinkList q,p=L->next; /* p指向第一个结点 */ while(p->next) /* p所指结点有后继 */ { q=p->next; /* q为p的后继 */ if(q->data==cur_e) { *pre_e=p->data; return OK; } p=q; /* p向后移 */ } return INFEASIBLE; } Status NextElem(LinkList L,ElemType cur_e,ElemType *next_e) { /* 初始条件：线性表L已存在 */ /* 操作结果：若cur_e是L的数据元素，且不是最后一个，则用next_e返回它的后继， */ /* 返回OK;否则操作失败，next_e无定义，返回INFEASIBLE */ LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */ while(p->next) /* p所指结点有后继 */ { if(p->data==cur_e) { *next_e=p->next->data; return OK; } p=p->next; } return INFEASIBLE; } Status ListInsert(LinkList L,int i,ElemType e) /* 算法2.9。不改变L */ { /* 在带头结点的单链线性表L中第i个位置之前插入元素e */ int j=0; LinkList p=L,s; while(p&&j<i-1) /* 寻找第i-1个结点 */ { p=p->next; j++; } if(!p||j>i-1) /* i小于1或者大于表长 */ return ERROR; s=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); /* 生成新结点 */ s->data=e; /* 插入L中 */ s->next=p->next; p->next=s; return OK; } Status ListDelete(LinkList L,int i,ElemType *e) /* 算法2.10。不改变L */ { /* 在带头结点的单链线性表L中，删除第i个元素，并由e返回其值 */ int j=0; LinkList p=L,q; while(p->next&&j<i-1) /* 寻找第i个结点，并令p指向其前岖 */ { p=p->next; j++; } if(!p->next||j>i-1) /* 删除位置不合理 */ return ERROR; q=p->next; /* 删除并释放结点 */ p->next=q->next; *e=q->data; free(q); return OK; } void ListTraverse(LinkList L,void(*vi)(ElemType)) /* vi的形参类型为ElemType，与bo2-1.c中相应函数的形参类型ElemType&不同 */ { /* 初始条件：线性表L已存在。操作结果：依次对L的每个数据元素调用函数vi() */ LinkList p=L->next; while(p) { vi(p->data); p=p->next; } printf("\n"); } // 线性表的静态单链表存储结构 #define MAX_SIZE 100 // 链表的最大长度 typedef struct { ElemType data; //此處的ElemType可以自由代換（如int/float等） int cur; } component, SLinkList[MAX_SIZE]; // 一个数组只生成一个静态链表的基本操作(11个) #define DestroyList ClearList // DestroyList()和ClearList()的操作是一样的 void InitList(SLinkList L) { // 构造一个空的链表L，表头为L的最后一个单元L[MAX_SIZE-1]，其余单元链成 // 一个备用链表，表头为L的第一个单元L[0]，“0”表示空指针 int i; L[MAX_SIZE - 1].cur = 0; // L的最后一个单元为空链表的表头 for (i = 0; i < MAX_SIZE - 2; i++) // 将其余单元链接成以L[0]为表头的备用链表 L[i].cur = i + 1; L[MAX_SIZE - 2].cur = 0; } void ClearList(SLinkList L) { // 初始条件：线性表L已存在。操作结果：将L重置为空表 int i, j, k; i = L[MAX_SIZE - 1].cur; // 链表第一个结点的位置 L[MAX_SIZE - 1].cur = 0; // 链表空 k = L[0].cur; // 备用链表第一个结点的位置 L[0].cur = i; // 把链表的结点连到备用链表的表头 while (i) { // 没到链表尾 j = i; i = L[i].cur; // 指向下一个元素 } L[j].cur = k; // 备用链表的第一个结点接到链表的尾部 } Status ListEmpty(SLinkList L) { // 若L是空表，返回TRUE；否则返回FALSE if (L[MAX_SIZE - 1].cur == 0) // 若为空表 return TRUE; else return FALSE; } int ListLength(SLinkList L) { // 返回L中数据元素个数 int j = 0, i = L[MAX_SIZE - 1].cur; // i指向第一个元素 while (i) { // 没到静态链表尾 i = L[i].cur; // 指向下一个元素 j++; } return j; } Status GetElem(SLinkList L, int i, ElemType *e) { // 用e返回L中第i个元素的值 int l, k = MAX_SIZE - 1; // k指向表头序号 if (i < 1 || i > ListLength(L)) return ERROR; for (l = 1; l <= i; l++) // 移动到第i个元素处 k = L[k].cur; *e = L[k].data; return OK; } int LocateElem(SLinkList L, ElemType e) { // 算法2.13(有改动) // 在静态单链线性表L中查找第1个值为e的元素。若找到，则返回它在L中的 // 位序，否则返回0。(与其它LocateElem()的定义不同) int i = L[MAX_SIZE - 1].cur; // i指示表中第一个结点 while (i && L[i].data != e) // 在表中顺链查找(e不能是字符串) i = L[i].cur; return i; } Status PriorElem(SLinkList L, ElemType cur_e, ElemType *pre_e) { // 初始条件：线性表L已存在 // 操作结果：若cur_e是L的数据元素，且不是第一个，则用pre_e返回它的前驱， // 否则操作失败，pre_e无定义 int j, i = L[MAX_SIZE - 1].cur; // i指示链表第一个结点的位置 do { // 向后移动结点 j = i; i = L[i].cur; } while (i && cur_e != L[i].data); if (i) { // 找到该元素 *pre_e = L[j].data; return OK; } return ERROR; } Status NextElem(SLinkList L, ElemType cur_e, ElemType *next_e) { // 初始条件：线性表L已存在 // 操作结果：若cur_e是L的数据元素，且不是最后一个，则用next_e返回它的后继 // 否则操作失败，next_e无定义 int j, i = LocateElem(L, cur_e); // 在L中查找第一个值为cur_e的元素的位置 if (i) { // L中存在元素cur_e j = L[i].cur; // cur_e的后继的位置 if (j) { // cur_e有后继 *next_e = L[j].data; return OK; // cur_e元素有后继 } } return ERROR; // L不存在cur_e元素，cur_e元素无后继 } Status ListInsert(SLinkList L, int i, ElemType e) { // 在L中第i个元素之前插入新的数据元素e int l, j, k = MAX_SIZE - 1; // k指向表头 if (i < 1 || i > ListLength(L) + 1) return ERROR; j = Malloc(L); // 申请新单元 if (j) { // 申请成功 L[j].data = e; // 赋值给新单元 for (l = 1; l < i; l++) // 移动i-1个元素 k = L[k].cur; L[j].cur = L[k].cur; L[k].cur = j; return OK; } return ERROR; } Status ListDelete(SLinkList L, int i, ElemType *e) { // 删除在L中第i个数据元素e，并返回其值 int j, k = MAX_SIZE - 1; // k指向表头 if (i < 1 || i > ListLength(L)) return ERROR; for (j = 1; j < i; j++) // 移动i-1个元素 k = L[k].cur; j = L[k].cur; L[k].cur = L[j].cur; *e = L[j].data; Free(L, j); return OK; } void ListTraverse(SLinkList L, void(*vi)(ElemType)) { // 初始条件：线性表L已存在。操作结果：依次对L的每个数据元素调用函数vi() int i = L[MAX_SIZE - 1].cur; // 指向第一个元素 while (i) { // 没到静态链表尾 vi(L[i].data); // 调用vi() i = L[i].cur; // 指向下一个元素 } printf("\n"); } 高一凡. 《数据结构》算法实现及解析 2004年10月第2版. 西安: 西安电子科技大学出版社. ISBN 9787560611761 （中文）.