网上关于链表的文章很多,比我写的好的前辈也多不胜数。工作一年总是感觉前面学的后面忘,于是就诞生了写博客的想法,把自己的工作学习历程记下来互勉。思来想去还是把链表作为我的处女博吧,毕竟这是我踏入程序员路上写的第一个数据结构,以下内容在忐忑、羞射的心情下编写。如果有什么不能忍的地方欢迎大家指正!
--与链表无关纯属矫情
谈到链表之前,就想先说一下线性表。线性表是最基本、也是最常用的一种数据结构。一个线性表是多个数据的集合,除了第一个和最后一个数据元素之外,其它数据元素都是首尾相接的。线性表有两种存储方式,一种是顺序存储结构,另一种是链式存储结构。
我们常用的数组就是一种典型的顺序存储结构。链表就是下面要详细说的链式存储结构。
顺序存储结构就是两个相邻的元素在内存中也是相邻的,这种存储方式的优点是查询比较方便,通过首地址和偏移量就可以访问到某个元素,匹配的查找算法也有好多,最快的可以达到O(logn)。缺点是插入删除很不方便,复杂度最坏能达到O(n),例如你想在某个位置插入/删除元素,你需要将这个位置之后的所有元素都后移/前移一位。另外一个不方便的地方是元素数量的确定,必须在使用前创建一个足够大的数组放置所有的元素,但是开辟的数组空间往往不能够充分的利用造成资源浪费。
链式存储结构就是相邻的两个元素在内存中不一定相邻,这种存储方式的优点是只需要操作指针就可以添加删除元素,比较方便,时间复杂度为O(1);另外一个优点就是节省内存,元素在需要添加的时候才开辟内存,不需要的时候就释放,也不需要事先预估元素的数量,相对于顺序存储结构要灵活许多。缺点就是查找的算法比较少,一般只能通过遍历查找,时间复杂度为O(n),还有一个缺点就是申请或者释放内存会消耗时间,如果频繁的对内存申请释放,消耗的时间是很可观的。
链表中的元素称为结点,一般由两部分组成:指针域和值域,值域可以是基本数据类型也可以是结构体等复杂数据类型,存放需要的具体数据;指针域为指向下一个节点的指针。根据指针域的不同链表可以分为单向链表,双向链表,循环链表等等。
如上图所示就是一个由四个节点组成的单向链表,其中每个Data和Next为一个节点,第一个节点称为头节点,最后一个节点称为尾节点,Head为一个指向头节点的指针。Data为节点的值域,用来存放数据;Next为节点的指针域,指向下一个节点。尾节点的指针域为空。
链表的操作主要是围绕着指针域和对内存的申请释放进行,一般的操作就是增、删、改、查。头节点可以与其他的节点数据类型不同,头节点的值域中可以存放一些链表的信息,比如说链表的长度,创建时间,创建人等等。
下面还是以一个简单的C程序来具体操作一下。
整个程序由三个文件组成Chain——chain.h 存放一些类型、函数等的声明
|——chain.c 存放函数的具体实现
|——main.c 调用、测试实现的函数
|____Makefile MakeFile文件,编译的时候使用,如果是初次接触的话请忽略,后续的博客中会更新。
以下为chain.h文件
#ifndef _CHAIN_H_ #define _CHAIN_H_ /*声明一些数据类型*/ typedef int datatype;//声明链表存储的数据类型 typedef unsigned short uint16; typedef unsigned char bool; /*返回结果*/ typedef enum { TRUE, FALSE }bool_val; /*声明链表节点*/ typedef struct node { datatype data; struct node* next; }ListNode; /*声明链表头*/ typedef struct head { char info[20]; unsigned short length; ListNode* next; }ListHead; /*一下为一些链表操作函数的声明*/ ListHead* CreateList();//创建链表 bool ViewList(ListHead* head);//遍历链表 bool AddNodeByLoc(ListHead* head, uint16 loc, datatype data);//在指定位置添加节点 bool DelNodeByLoc(ListHead* head, uint16 loc);//删除指定位置的节点 bool ModNodeByLoc(ListHead* head, uint16 loc, datatype data);//修改指定位置的节点数据 datatype FindDataByLoc(ListHead* head, uint16 loc);//返回指定位置的节点数据 bool DestoryList(ListHead* head);//销毁链表 #endif
以下为chain.c文件
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include "chain.h" /*创建链表*/ ListHead* CreateList() { ListHead* head = NULL; head = (ListHead*)malloc(sizeof(ListHead)); //申请内存 memset(head, 0, sizeof(head)); /*初始化链表信息*/ head -> length = 0; strcpy(head -> info, "CangLing's List"); head -> next = NULL; return head; } /*遍历链表*/ bool ViewList(ListHead* head) { /*合法性判断*/ if(head == NULL) { return FALSE; } ListNode* p = NULL; /*打印链表信息*/ printf("The List Info is %s\n",head -> info); printf(&