VC++2012编程演练数据结构《13》单链表

大灰狼 · 发表于 2014-9-2 07:58:58

单链表简介

　　用一组地址任意的存储单元存放线性表中的数据元素。
　　以元素(数据元素的映象)
　　+ 指针(指示后继元素存储位置)
　　= 结点
　　(表示数据元素或数据元素的映象)
　　以“结点的序列”表示线性表
　　?? 称作线性链表（单链表）
　　单链表是一种链式存取的结构，为找第 i 个数据元素，必须先找到第 i-1 个数据元素。
　　因此，查找第 i 个数据元素的基本操作为：移动指针，比较 j 和 i
　　单链表
　　1、链接存储方法
　　链接方式存储的线性表简称为链表（Linked List）。
　　链表的具体存储表示为：
　　① 用一组任意的存储单元来存放线性表的结点（这组存储单元既可以是连续的，也可以是不连续的）
　　② 链表中结点的逻辑次序和物理次序不一定相同。为了能正确表示结点间的逻辑关系，在存储每个结点值的同时，还必须存储指示其后继结点的地址（或位置）信息（称为指针（pointer）或链(link)）
　　注意：
　　链式存储是最常用的存储方式之一，它不仅可用来表示线性表，而且可用来表示各种非线性的数据结构。
　　2、链表的结点结构
　　┌───┬───┐
　　│data │next │
　　└───┴───┘
　　data域--存放结点值的数据域
　　next域--存放结点的直接后继的地址（位置）的指针域（链域）
　　注意：
　　①链表通过每个结点的链域将线性表的n个结点按其逻辑顺序链接在一起的。
　　②每个结点只有一个链域的链表称为单链表（Single Linked List）。
　　【例】线性表（bat，cat，eat，fat，hat，jat，lat，mat）的单链表示如示意图
　　3、头指针head和终端结点指针域的表示
　　单链表中每个结点的存储地址是存放在其前趋结点next域中，而开始结点无前趋，故应设头指针head指向开始结点。
　　注意：
　　链表由头指针唯一确定，单链表可以用头指针的名字来命名。
　　【例】头指针名是head的链表可称为表head。
　　终端结点无后继，故终端结点的指针域为空，即NULL。
　　4、单链表的一般图示法
　　由于我们常常只注重结点间的逻辑顺序，不关心每个结点的实际位置，可以用箭头来表示链域中的指针，线性表（bat，cat，fat，hat，jat，lat，mat）的单链表就可以表示为下图形式。
　　5、单链表类型描述
　　typedef char DataType; //假设结点的数据域类型为字符
　　typedef struct node{ //结点类型定义
　　DataType data; //结点的数据域
　　struct node *next;//结点的指针域
　　}ListNode;
　　typedef ListNode *LinkList;
　　ListNode *p;
　　LinkList head;
　　注意：
　　①*LinkList和ListNode是不同名字的同一个指针类型（命名的不同是为了概念上更明确）
　　②*LinkList类型的指针变量head表示它是单链表的头指针
　　③ListNode类型的指针变量p表示它是指向某一结点的指针
　　6、指针变量和结点变量
　　
指针变量结点变量
定义在变量说明部分显式定义在程序执行时，通过标准函数malloc生成
取值非空时，存放某类型结点实际存放结点各域内容的地址
操作方式通过指针变量名访问通过指针生成、访问和释放
①生成结点变量的标准函数
　　p=( ListNode *)malloc(sizeof(ListNode))；
　　//函数malloc分配一个类型为ListNode的结点变量的空间,并将其首地址放入指针变量p中
　　②释放结点变量空间的标准函数
　　free(p)；//释放p所指的结点变量空间
　　③结点分量的访问
　　利用结点变量的名字*p访问结点分量
　　方法一：(*p).data和(*p).next
　　方法二：p-﹥data和p-﹥next
　　④指针变量p和结点变量*p的关系
　　指针变量p的值——结点地址
　　结点变量*p的值——结点内容
　　(*p).data的值——p指针所指结点的data域的值
　　(*p).next的值——*p后继结点的地址
　　*((*p).next)——*p后继结点
　　注意：
　　① 若指针变量p的值为空（NULL），则它不指向任何结点。此时，若通过*p来访问结点就意味着访问一个不存在的变量，从而引起程序的错误。
　　② 有关指针类型的意义和说明方式的详细解释
　　可见，在链表中插入结点只需要修改指针。但同时，若要在第 i 个结点之前插入元素，修改的是第 i-1 个结点的指针。
　　因此，在单链表中第 i 个结点之前进行插入的基本操作为:

　　找到线性表中第i-1个结点，然后修改其指向后继的指针。

打开IDE

我们创建一个VC++2012工程

单链表的类的声名如下

[cpp] view plaincopy

#if !defined(AFX_LINKLIST_H__EB6EF2B8_19E8_4AB1_A110_23CD3274E1F4__INCLUDED_)
#define AFX_LINKLIST_H__EB6EF2B8_19E8_4AB1_A110_23CD3274E1F4__INCLUDED_
#if _MSC_VER > 1000
#pragma once
#endif // _MSC_VER > 1000
//单链表的类定义
#ifndef linklist3H
#define linklist3H
#define LEN 30
//定义ElemType为int
typedef int ElemType;
//单链表中结点的类型
typedef struct LNode{
ElemType data;//值域
LNode *next; //指针域
}LNode;
class LinkList{
LNode *head;
public:
//不带形参构造函数
LinkList();
//带一个形参构造函数
LinkList(int);
//带三个形参构造函数,n是初始化元素个数,m是基
//本数,mark=0不排序,mark>0升序,mark<0降序
LinkList(int n,int m,int mark=0);
//复制构造函数
LinkList(LinkList& HL);
//析构函数
~LinkList();
//清空单链表
void ClearList();
//求单链表长度
int ListSize();
//检查单链表是否为空
bool ListEmpty();
//返回单链表中指定序号的结点值
ElemType GetElem(int pos);
//遍历单链表
void TraverseList(void f(ElemType &));
//从单链表中查找元素
bool FindList(ElemType& item);
//更新单链表中的给定元素
bool UpdateList(const ElemType& item,ElemType e);
//向单链表插入元素,mark=0插在表首,否则插在表尾
void InsertList(ElemType item,int mark);
//从单链表中删除元素 , mark为要删除的第几个元素
bool DeleteList(ElemType& item,int mark);
//对单链表进行有序排列 mark>0升序,否则降序
void pailie(int mark=1);
//单链表la 和lb 的元素按值非递减排列,两个单链表
//合并后的链表也是一个有序的
void MergeList_L(LinkList &la,LinkList &lb);
//对单链表进行有序输出,mark=0不排序,mark>0升序,mark<0降序
void OrderOutputList(int mark=0);
};
#endif
#endif // !defined(AFX_LINKLIST_H__EB6EF2B8_19E8_4AB1_A110_23CD3274E1F4__INCLUDED_)

单链表类的实现如下

[cpp] view plaincopy

#include "stdafx.h"
#include "linklist.h"
LinkList::LinkList()//不带形参构造函数
{head=new LNode;
head->next=NULL;
}
LinkList:: LinkList(int d1)//带一个形参构造函数
{head=new LNode;
head->next = new LNode;
head->next->data = d1;
head->next ->next=NULL;
}
//带三个形参构造函数
LinkList::LinkList(int n,int m,int mark)
{int i,j;
ElemType a[LEN+1];
for(i=1;i<=n;i++)
a=(m+rand())%100;
for(i=1;i<n;i++)
for(j=1;j<=n-i;j++)
{int t;
if( mark>0&&a[j]>a[j+1]||mark<0&&a[j]<a[j+1])
{t=a[j+1];
a[j+1]=a[j];
a[j]=t;
}
}
head=new LNode;
LNode *p=head,*q;
for(i=1;i<=n;i++)
{q= new LNode;
q->data =a;
p->next =q;
p=p->next;
}
p->next =NULL;
}
LinkList::LinkList(LinkList& HL)//复制构造函数
{head=new LNode;
head->next=NULL;
LNode *p2=HL.head->next ,*p1=head,*q;
while( p2)
{q= new LNode;
q->data=p2->data ;
p1->next =q;
p1=q;
p2=p2->next ;
}
p1->next =NULL;
}
LinkList::~LinkList()//析构函数
{LNode *p=head->next ,*q;
while(p)
{q=p->next ;
free(p);
p=q;
}
}
void LinkList::ClearList()//清空单链表
{LNode*p=head->next ,*q;
while(p)
{q=p->next;
free(p);
p=q;
}
head->next =NULL;
}
int LinkList::ListSize()//求单链表长度
{LNode*p=head->next ;
int i=0;
while(p)
{i++;
p=p->next ;}
return i;
}
bool LinkList::ListEmpty()//检查单链表是否为空
{return ListSize()==0;}
//返回单链表中指定序号的结点值
ElemType LinkList::GetElem(int pos)
{LNode*p=head->next ;
int i=1;
while(p)
{if(i++==pos)return p->data ;
p=p->next ;
}
return head->data ;
}
void LinkList::TraverseList(void f(ElemType &))//遍历单链表
{LNode*p=head->next ;
while(p)
{f(p->data );
p=p->next ;}
}
bool LinkList::FindList(ElemType& item)//从单链表中查找元素
{LNode*p=head->next ;
while(p)
{if(p->data==item)return 1;
p=p->next ;}
return 0;
}
//更新单链表中的给定元素
bool LinkList::UpdateList(const ElemType &item,ElemType e)
{LNode*p=head->next ;
bool flag=0;
while(p)
{if(p->data==item)
{p->data=e;
flag=1;}
p=p->next ;}
return flag;
}
//向单链表插入元素
void LinkList::InsertList(ElemType item,int mark)
{LNode *q= new LNode;
q->data = item;
if(mark==0)
{q->next = head->next ;
head->next=q;
return;}
LNode *p=head;
while(p->next)
{p=p->next ;}
q->next =NULL;
p->next =q;
}
//从单链表中删除元素
bool LinkList::DeleteList(ElemType& item,int mark)
{if(ListEmpty()||mark<1||mark>ListSize())return 0;
LNode *p=head,*q;
for(int i=0;i<mark-1;i++)
p=p->next;
item=p->next->data;
q=p->next->next ;
free(p->next );
p->next=q;
return 1;
}
//对单链表进行有序排列mark>0升序,否则降序
void LinkList::pailie(int mark)
{ElemType a[LEN+1];
LNode *p=head->next;
int k ;
for(k=1;p!=NULL;k++,p=p->next )
a[k]=p->data;
k--;
for(int i=1;i<k;i++)
for(int j=1;j<=k-i;j++)
{int t;
if( mark>0&&a[j]>a[j+1]||mark<0&&a[j]<a[j+1])
{t=a[j+1];
a[j+1]=a[j];
a[j]=t;}}
p=head->next;
for(int j=1;j<=k;j++,p=p->next )
p->data=a[j];
}
//单链表la 和lb 的元素按值非递减排列,两个单链表
//合并后的链表也是一个有序的
void LinkList::MergeList_L(LinkList &la,LinkList &lb)
{LNode *pa=la.head->next ,*pb=lb.head->next ,*p=head;
while(pa&&pb)
{LNode *q=new LNode;
if(pa->data <pb->data )
{q->data =pa->data;
pa=pa->next ;
p->next =q;
p=q;}
else
{q->data =pb->data;
pb=pb->next ;
p->next =q;
p=q;}
}
while(pa)
{LNode *q=new LNode;
q->data =pa->data;
pa=pa->next ;
p->next =q;
p=q;}
while(pb)
{LNode *q=new LNode;
q->data =pb->data;
pb=pb->next ;
p->next =q;
p=q;}
p->next =NULL;
}
//对单链表进行有序输出
void LinkList::OrderOutputList(int mark)
{ElemType a[LEN+1];
LNode *p=head->next;
int k ;
for( k=1;p!=NULL;k++,p=p->next )
a[k]=p->data;
k--;
for(int i=1;i<k;i++)
for(int j=1;j<=k-i;j++)
{int t;
if( mark>0&&a[j]>a[j+1]||mark<0&&a[j]<a[j+1])
{t=a[j+1];
a[j+1]=a[j];
a[j]=t;}}
for(int j=1;j<=k;j++)
cout<<a[j]<<" ";
}

单链表类的调用如下

[cpp] view plaincopy

#include "stdafx.h"
#include "linklist.h"

void ff(int &a)//用于遍历的函数
{cout<<a<<"  ";}
void main()
{
cout<<"\nlinklist3m.cpp运行结果:\n";
int init_size,seed,xu;
cout<<"首先请构造单链表list1";
cout<<"\n初始化长度(1--30):";
cin>>init_size;
seed=150;
cout<<"是否排序:(=0不排序,=1升序,=-1降序):";
cin>>xu;
//构造单链表list1调用三个形参构造函数
LinkList list1(init_size,seed,xu);
cout<<"\n单链表list1构造成功!"<<"\n它是:";
list1.TraverseList(ff);
cout<<"\n它为空吗?(1:是;0:不是):"<<list1.ListEmpty();
cout<<"\n长度为:"<<list1.ListSize() ;
int i;
cout<<"\n请输入你想得到第几个元素的值(1--"<<init_size<<"):";
cin>>i;
cout<<"单链表list1中第"<<i<<"的值是"<<list1.GetElem(i);
int it;
cout<<"\n请输入你想删除第几个元素的值(1--"<<init_size<<"):";
cin>>i;
list1.DeleteList(it,i);
cout<<"\n单链表list1删除第"<<i<<"个元素"<<"\'"<<it<<"\'"<<"后变为:";
list1.TraverseList(ff);//对单链表list1每个数进行遍历.
int news,olds;
cout<<"\n请输入要被修改的元素:"; cin>>olds;
cout<<"请输入修改后要变成的元素:";cin>>news;
list1.UpdateList(olds,news);
cout<<"\n修改后单链表list1变为:";
list1.TraverseList(ff);
cout<<"\n下面请构造单链表list2";
cout<<"\n请输入单链表list2初始化长度(1--30):";
cin>>init_size;
seed=120;
cout<<"请选择是否排序:(=0不排序,=1升序,=-1降序):";
cin>>xu;
//构造单链表list2调用三个形参构造函数
LinkList list2(init_size,seed,xu);
cout<<"\n单链表list2为:";
list2.TraverseList(ff);
LinkList list3;//构造单链表list3 调用一个形参构造函数
list1.pailie(); //对单链表进行升序排列
list2.pailie(); //对单链表进行升序排列
list3.MergeList_L(list1,list2);//联合list1和list2
cout<<"\nlist1和list2联合之后为list3:\n";
list3.TraverseList(ff);
cout<<"\n这时它为空吗?(1:是;0:不是):"<<list3.ListEmpty();
cout<<"\n长度为:"<<list3.ListSize() ;
list3.ClearList();//清空单链表list3
cout<<"\n清空单链表list3\n";
cout<<"\n按回车键结束...";
cin.get();cin.get();
}

单链表效果实现如下

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[图文教程] VC++2012编程演练数据结构《13》单链表