C語言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法之鏈表(一)
引言
在存儲一大波數(shù)的時候，我們通常使用的是數(shù)組，但是數(shù)組有時候又會顯得不夠靈活，比如下面這個例子：
有一串已經(jīng)排序好的數(shù) 2，3，5，8，9 ，10
如果我們想要往數(shù)組中插入6 這個元素，需要把 8 以后的元素全部往后挪一位
這樣操作顯然很耗費(fèi)時間，如果使用鏈表的話則會快很多。那么什么是鏈表呢？請看下圖：
此時如果需要在8前面加入一個6，那么只需要向下圖一樣更改一下就可以了，而不用向像最開始那樣把每個數(shù)向后挪。
鏈表的相關(guān)思考
為了實現(xiàn)鏈表這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，我們需要使用指針和malloc這樣的函數(shù)。
注意 ： malloc 函數(shù)的返回值是 void * 類型，我們需要對其進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換?
使用malloc時需要調(diào)用頭文件 <stdlib.h>
為什么我們要用這么復(fù)雜的辦法來儲存類型呢？
因為按照之前的方法，我們必須預(yù)先準(zhǔn)確地知道所需變量的個數(shù)，也就是說我們必須我們必須定義出所有的變量。假如說你現(xiàn)在定義了100個變量，而實際上則需要101個變量，那么就不得不對這個程序進(jìn)行修改。
而有了malloc函數(shù)，我們可以在程序運(yùn)行的過程中根據(jù)實際情況來申請空間。
鏈表結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)
每一個結(jié)點(diǎn)都由兩個部分組成。左邊的部分用來存放具體的值，那么用一個整型變量就可以；右邊的部分則需要儲存下一個點(diǎn)的地址，則可以用指針來實現(xiàn)（也稱為后繼指針）。
這里我們定義一個結(jié)構(gòu)體類型來存儲這個結(jié)點(diǎn)：
struct node
{
int date;
struct node* next;
};
因為下一個結(jié)點(diǎn)的類型也是 struct node ，所以我們指針的類型也必須是 struct node * 類型。
建立鏈表
首先，我們需要一個頭指針 head 指向鏈表的最開始。當(dāng)鏈表還沒有建立的時候頭指針head為空（也可以理解指向空結(jié)點(diǎn)）。
struct node* head; head = NULL; //頭指針初始為空
現(xiàn)在，我們來創(chuàng)立第一個結(jié)點(diǎn)，并用臨時指針p指向這個結(jié)點(diǎn)
struct node* p; //動態(tài)申請一塊空間，用來存放一個結(jié)點(diǎn)，并用臨時指針p指向這個結(jié)點(diǎn) p = (struct node*)malloc(sizeof(struct node));
接下來分別設(shè)置新建的結(jié)點(diǎn)的左半部分和右半部分
scanf("%d", &a);
p->date = a; //將數(shù)據(jù)存儲到當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的date域中
p->next = NULL; //設(shè)置當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的后繼指針為空，也就是當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的下一個結(jié)點(diǎn)為空
下面來設(shè)置頭指針并設(shè)置新創(chuàng)結(jié)點(diǎn)的 *next 指向空 。頭指針的作用是方便以后從頭遍歷整個鏈表
if (head == NULL) head = p; //如果這是第一個創(chuàng)建的結(jié)點(diǎn)，則將頭指針指向這個結(jié)點(diǎn) else q->next = p; //如果不是第一個創(chuàng)建的結(jié)點(diǎn)，則將上一個結(jié)點(diǎn)的后繼指針指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)
如果是第一個創(chuàng)立的結(jié)點(diǎn)，則將頭指針指向這個結(jié)點(diǎn)?
如果不是第一個創(chuàng)建的結(jié)點(diǎn)，則將上一個結(jié)點(diǎn)的后繼節(jié)點(diǎn)指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)。
最后要將指針q也指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)，因為待會臨時指針p將會指向新創(chuàng)建的結(jié)點(diǎn)。
q = p; //指針q也要指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//這里創(chuàng)建一個結(jié)構(gòu)體用來表示鏈表的結(jié)點(diǎn)類型
struct node
{
int date;
struct node* next;
};
int main()
{
struct node* head, * p, * q = NULL, * t;
int i, n, a;
scanf("%d", &n);
head = NULL; //頭指針初始化為空
for (i = 1; i <= n; i++)
{
scanf("%d", &a);
//動態(tài)申請一塊空間，用來存放一個結(jié)點(diǎn)，并用臨時指針p指向這個結(jié)點(diǎn)
p = (struct node*)malloc(sizeof(struct node));
p->date = a;
p->next = NULL; //設(shè)置當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的后繼指針為空，也就是下一個結(jié)點(diǎn)為空
if (head == NULL)
head = p; //如果這是第一個創(chuàng)建的結(jié)點(diǎn)，則將頭指針指向這個點(diǎn)
else
q->next = p;//如果不是第一個創(chuàng)建的結(jié)點(diǎn)，則將上一個結(jié)點(diǎn)的后繼節(jié)點(diǎn)指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)
q = p; //指針q也指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)
}
//輸出鏈表中的所有數(shù)
t = head;
while (t != NULL)
{
printf("%d ", t->date);
t = t->next; //繼續(xù)下一個結(jié)點(diǎn)
}
}
效果圖
實現(xiàn)插入操作
首先用一個臨時指針t從鏈表的頭部開始遍歷
t = head; //從鏈表的頭部開始遍歷
等到指針t的下一個結(jié)點(diǎn)的值比6大的時候，將6插到中間。
即 t -> next -> date 大于 6 的時候進(jìn)行插入
代碼實現(xiàn)
scanf("%d", &a); //讀入待插入的數(shù)
t = head; //從鏈表的頭部開始遍歷
while (t != NULL)
{
if (t->next->date > a || t->next->next == NULL)
{
//如果當(dāng)前結(jié)點(diǎn)是最后一個結(jié)點(diǎn)或者下一個結(jié)點(diǎn)的值大于待插入的值的時候插入
p = (struct node*)malloc(sizeof(struct node)); //申請一塊空間，來存放新增結(jié)點(diǎn)
p->date = a;
p->next = t->next;//新增結(jié)點(diǎn)的后繼指針指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的后繼指針?biāo)赶虻慕Y(jié)點(diǎn)
t->next = p; //當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的后繼指針指向新增結(jié)點(diǎn)
break; //插入完畢退出循環(huán)
}
t = t->next; //繼續(xù)下一個結(jié)點(diǎn)
}
完整代碼
效果圖：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//這里創(chuàng)建一個結(jié)構(gòu)體用來表示鏈表的結(jié)點(diǎn)類型
struct node
{
int date;
struct node* next;
};
int main()
{
struct node* head, * p, * q = NULL, * t;
int i, n, a;
scanf("%d", &n);
head = NULL; //頭指針初始化為空
for (i = 1; i <= n; i++)
{
scanf("%d", &a);
//動態(tài)申請一塊空間，用來存放一個結(jié)點(diǎn)，并用臨時指針p指向這個結(jié)點(diǎn)
p = (struct node*)malloc(sizeof(struct node));
p->date = a;
p->next = NULL; //設(shè)置當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的后繼指針為空，也就是下一個結(jié)點(diǎn)為空
if (head == NULL)
head = p; //如果這是第一個創(chuàng)建的結(jié)點(diǎn)，則將頭指針指向這個點(diǎn)
else
q->next = p;//如果不是第一個創(chuàng)建的結(jié)點(diǎn)，則將上一個結(jié)點(diǎn)的后繼節(jié)點(diǎn)指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)
q = p; //指針q也指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)
}
scanf("%d", &a); //讀入待插入的數(shù)
t = head; //從鏈表的頭部開始遍歷
while (t != NULL)
{
if (t->next->date > a || t->next->next == NULL)
{
//如果當(dāng)前結(jié)點(diǎn)是最后一個結(jié)點(diǎn)或者下一個結(jié)點(diǎn)的值大于待插入的值的時候插入
p = (struct node*)malloc(sizeof(struct node)); //申請一塊空間，來存放新增結(jié)點(diǎn)
p->date = a;
p->next = t->next;//新增結(jié)點(diǎn)的后繼指針指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的后繼指針?biāo)赶虻慕Y(jié)點(diǎn)
t->next = p; //當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的后繼指針指向新增結(jié)點(diǎn)
break; //插入完畢退出循環(huán)
}
t = t->next; //繼續(xù)下一個結(jié)點(diǎn)
}
//輸出鏈表中的所有數(shù)
t = head;
while (t != NULL)
{
printf("%d ", t->date);
t = t->next; //繼續(xù)下一個結(jié)點(diǎn)
}
}
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