数据结构的链表有那几种类型
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1. 单向循环链表
1.1. 结构
单链表的尾结点的指针域是 NULL,所以单链表到此终止。如果我们使用单链表的尾结点的指针域存储头结点的地址,即尾结点的直接后继结点为头结点,如此一来,单链表就构成了一个环(循环),称之为单项循环链表。
1.2. 实现思路
单向循环链表是由单链表进化而来的,算是单链表的“儿子”,所以单链表的那一套结构对于单向循环链表来说完全适用,从上图你也可以看出,结构并无较大改变,二者所不同只在尾结点,所以我们只需要在尾结点和与尾结点相关的操作上下功夫就行了。
因此,单向循环链表的结构体和单链表的结构体相同。
/*单向循环链表的结点的结构体*/ typedef struct _Node { int data; //数据域:存储数据 struct _Node *next; //指针域:存储直接后继结点的地址 } Node;
为了统一对空链表和非空链表的操作,我们使用带头结点的链表来实现它。
1.3. 空链表及初始化
一个空链表如图所示,只有一个头指针和头结点:
空链表
头结点的指针域指向其本身构成一个循环,我们可以借此来判断链表是否为空。
if (head->next == head) { printf("空链表。\n"); }
想要初始化一个空链表很简单,创造头结点,使头结点的 next 指针指向其自身即可:
Node *create_node(int elem) { Node *new = (Node *) malloc(sizeof(Node)); new->data = elem; new->next = NULL; return new; } /** * 初始化链表 * p_head: 指向头指针的指针 */ void init(Node **p_head) { //创建头结点 Node *head_node = create_node(0); //头指针指向头结点 *p_head = head_node; //头结点的next指针指向其本身,构成环 head_node->next = head_node; }
1.4. 插入操作
这里只演示头插法和尾插法
【头插法】
因为带头结点,所以不需要考虑是否为空链表。下图是向空链表中头插两个元素的过程:
单向循环链表头插法过程
/** * 头插法,新结点为头结点的直接后继 * p_head: 指向头指针的指针 * elem: 新结点的数据 */ void insert_at_head(Node **p_head, int elem) { Node *new = create_node(elem); Node *head_node = *p_head; //头结点 //新结点插入头结点之后 new->next = head_node->next; head_node->next = new; }
【尾插法】
因为为了尽量简单,所以我们并没有设置指向尾结点的尾指针,所以在尾插之前,需要先借助某个指针,遍历至尾结点,然后再插入。
/** * 尾插法:新插入的结点始终在链表尾 * p_head: 指向头指针的指针 * elem: 新结点的数据 */ void insert_at_tail(Node **p_head, int elem) { Node *new = create_node(elem); Node *head_node = *p_head; //头结点 Node *tail = head_node; //tail指针指向头结点 while (tail->next != head_node) { //tail遍历至链表尾 tail = tail->next; } //尾插 new->next = tail->next; tail->next = new; }
1.5. 删除操作
删除的本质是“跳过”待删除的结点,所以我们要找到待删除结点的直接前驱结点,然后让其直接前驱结点的 next 指针指向其直接后继结点,以此来“跳过”待删除结点,最后保存其数据域,释放结点,即完成删除。
这里只演示头删法。
因为删除的是头结点的直接后继结点,所以我们不必再费力寻找待删除结点的直接前驱结点了。
单向循环链表头删法过程
/** * 头删法:删除头结点之后的结点 * p_head: 指向头指针的指针 * elem: 指向保存数据变量的指针 */ void delete_from_head(Node **p_head, int *elem) { Node *head_node = *p_head; //头结点 if (head_node->next == head_node) { printf("空链表,无元素可删。\n"); return; } Node *first_node = head_node->next; //首结点:头结点的下一个结点 *elem = first_node->data; //保存被删除结点的数据 head_node->next = first_node->next; //删除结点 free(first_node); //释放 }
1.6. 遍历操作
我们可以一圈又一圈地循环遍历链表,下面是循环打印 20 次结点地代码:
/** * 循环打印20次结点 */ void output_20(Node *head) { if (head->next == head) { printf("空链表。\n"); return; } Node *p = head->next; for (int i = 0; i <= 20; i++) { if (p != head) { //不打印头结点 printf("%d ", p->data); } p = p->next; } printf("\n"); }
2. 双向链表
2.1. 结构
顾名思义,双向链表,就是有两个方向,一个指向前,一个指向后。这样我们就弥补了单链表的某个结点只能找到其直接后继的缺陷。如图所示:
双向链表
2.2. 实现思路
为了实现能指前和指后的效果,只靠 next 指针肯定是不够的,所以我们需要再添加一个指针 —— prev,该指针指向某结点的直接前驱结点。
/*双向链表的结点结构体*/ typedef struct _Node { int data; //数据域 struct _Node *prev; //指向直接前驱结点的指针 struct _Node *next; //指向直接后继结点的指针 } Node;
2.3. 空链表及初始化
双向链表的空链表如图所示:
要初始化一个这样的空链表,需要创造出头结点,然后将两个指针域置空即可:
Node *create_node(int elem) { Node *new = (Node *)malloc(sizeof(Node)); new->data = elem; new->prev = NULL; new->next = NULL; return new; } void init(Node **p_head) { //创建头结点 Node *head_node = create_node(0); //头指针指向头结点 *p_head = head_node; }
2.4. 插入操作
这里只演示头插法,过程如下:
双向链表头插法过程
代码如下:
/** * 头插法,新结点为头结点的直接后继 * p_head: 指向头指针的指针 * elem: 新结点的数据 */ void insert_at_head(Node **p_head, int elem) { Node *new = create_node(elem); Node *head_node = *p_head; //头结点 if (head_node->next != NULL) { //不为空链表 Node *first_node = head_node->next; //首结点:头结点的下一个结点 //首结点的prev指针指向new结点 first_node->prev = new; //new结点的next指针指向首结点 new->next = first_node; } //new结点的prev指针指向头结点 new->prev = head_node; //头结点的next指针指向new结点 head_node->next = new; }
2.5. 删除操作
这里只演示头删法。下图是将一个有两个元素结点的双向链表头删为空链表的过程:
双向链表头删法过程
代码如下:
/** * 头删法 * p_head: 指向头指针的指针 * elem: 指向保存变量的指针 */ void delete_from_head(Node **p_head, int *elem) { Node *head_node = *p_head; //头结点 Node *first_node = head_node->next; //待删除的首结点:头结点的下一个结点 if (head_node->next == NULL) { //判空 printf("空链表,无元素可删。\n"); return; } *elem = first_node->data; //保存数据 if (first_node->next != NULL) { first_node->next->prev = first_node->prev; } first_node->prev->next = first_node->next; free(first_node); }
2.6. 遍历操作
有了 next 指针域,我们可以一路向后遍历;有了 prev 指针域,我们可以一路向前遍历。
这里不再展示代码了。
到此,关于“数据结构的链表有那几种类型”的学习就结束了,希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习,快去试试吧!若想继续学习更多相关知识,请继续关注创新互联网站,小编会继续努力为大家带来更多实用的文章!
文章标题:数据结构的链表有那几种类型
标题来源:http://azwzsj.com/article/pihhhh.html