数据结构- 顺序表-单链表-双链表 --【求个关注!】

2024-04-23 1978阅读

文章目录

  • 一 顺序表
    • 代码：
    • 二 链表
      • 单链表
      • 双向链表

        一 顺序表

        Python
        顺序表是线性表的一种
所谓线性表指一串数据的组织存储在逻辑上是线性的，而在物理上不一定是线性的
顺序表的底层实现是数组，其由一群数据类型相同的元素组成，其在逻辑与物理上均是线性的。

        代码：

        对于顺序表的结构及各种操作函数的声明

        数据结构- 顺序表-单链表-双链表 --【求个关注!】

        Python
        #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include 
#include
#include
#include
#include
//顺序表的声明
typedef int Datatype;  //规定顺序表的基本元素是什么类型
struct SeqList {
	Datatype* arr;   //顺序表空间的首地址
	int size;        //顺序表中当前元素的个数
	int capacity;    //顺序表当前所申请的空间个数,单位为数据类型大小
};
//初始化一个顺序表的声明
void Initialize(struct SeqList* ps);
// 插入数据操作
//尾插法
void TailInsert(struct SeqList* ps, Datatype x);
//头插法
void HeadInsert(struct SeqList* ps, Datatype x);
//在指定位置插入数据
void RanInsert(struct SeqList* ps, int pos, Datatype x);
//删除数据操作
//头删法
void HeadDelete(struct SeqList* ps);
//尾删法
void TailDelete(struct SeqList* ps);
//在指定位置删除数据
void RanInsert(struct SeqList* ps, int pos);
//查找数据，返回下标
int Select(struct SeqList* ps, Datatype x);
//删除顺序表的声明
void DeleteList(struct SeqList* ps);

        对于顺序表及各种操作函数的实现：

        数据结构- 顺序表-单链表-双链表 --【求个关注!】

        Python
        #include "seqlist.h"
// 初始化一个顺序表
void Initialize(struct SeqList * ps) {
	//初始化地址
	ps->arr = NULL;  //NULL在文件string.h中定义
	ps->size = ps->capacity = 0;
}
// 判断空间是否够用，不够的话申请空间
void DeterSpace(struct SeqList* ps) {
	if (ps == NULL) {
		perror("ps");
	}
	if (ps->size == ps->capacity) {
		// 如果并未分配空间，返回
		int  exsp = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		ps->capacity = exsp; //将扩展后的空间大小记录下来
		Datatype* p1 = NULL;
		// 扩展空间大小
		p1 = realloc(ps->arr, exsp * sizeof(Datatype));
		assert(p1);
		ps->arr = p1;
	}
	
}
//尾插法
void TailInsert(struct SeqList* ps, Datatype x) {
	if (ps == NULL) {
		perror("ps");
	}
	//需要先确定空间是否够用？
	//如果顺序表中的元素个数等于空间大小，则需要扩展空间--申请原来空间两倍的空间
	DeterSpace(ps);
	// 将值插到顺序表末尾
	ps->arr[ps->size++] = x;
}
// 头插法：
void HeadInsert(struct SeqList* ps, Datatype x) {
	//对于头插法，我们也需要判断空间是否足够用
	DeterSpace(ps);
	//在保证了空间之后，将顺序表中数据先往右移动一个元素大小，再进行插入
	for (int i = ps->size; i > 0; i--) {
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
	}
	//空出首地址之后：
	ps->arr[0] = x;
	//元素的个数也需要++
	ps->size++;
}
// 在指定位置插入一个数据
void RanInsert(struct SeqList *ps,int pos,Datatype x) {
	assert(ps);
	assert(pos>=0 &&possize -1);
	//在指定位置插入一个数据可以由 将此位置及此位置以后的数据往后移动一位,然后再将数据插入此位置
	//在此之前要判断空间是否够用
	DeterSpace(ps);
	for (int i = ps->size-1; i >= pos; i--) {
		ps->arr[i+1] = ps->arr[i]; //将pos在内之后的数据往右移动一位
	}
	ps->arr[pos] = x;
	ps->size++;
}
// 头删法  
// 即删除顺序表中的首个元素
void HeadDelete(struct SeqList* ps) {
	for (int i = ps->size - 1; i > 0; i++) {
		ps->arr[i - 1] = ps->arr[i];
   }
	ps->arr[ps->size - 1] = 0;
	ps->size--;
}
// 尾删法  -- 找到最后一个数组元素置为0；
void TailDelete(struct SeqList* ps) {
	//直接通过ps->size找到顺序表中最后一个元素置为0
	ps->arr[ps->size - 1] = 0;
	ps->size--;
}
// 删除指定位置的数据 
void RanInsert(struct SeqList*ps,int pos) {
	//我们删除指定位置的数据后，可以由在此位置之后的数据整体往前移动来实现
	assert(ps);
	assert(0 size - 1; i > pos; i--) {
		ps->arr[i - 1] = ps->arr[i]; 
	}
	ps->arr[ps->size - 1] = 0;//将顺序表原来的最后一个元素位置置为0；
	ps->size--; // 元素个数-1
}
// 查找
// 返回相应的下标
int Select(struct SeqList * ps,Datatype x) {
	assert(ps);
	for (int i = 0; i size - 1; i++) {
		if (ps->arr[i] == x) {
			return i;
		}
	}
	//找不到返回0
	return 0;
}
// 删除一个顺序表
void DeleteList(struct SeqList* ps) {
	if (ps == NULL) {
		exit(1);
	}
	free(ps->arr);
	ps->arr = NULL;
	//并将元素个数,空间记录清除
	ps->size = ps->capacity = 0;
}

        二 链表

        Python
        链表是线性表的一种
1   链表的逻辑结构是线性的，但其物理存储结构不是线性的。
2   链表的基本元素为结点，结点由数据域与指针域组成，数据域中存放存储的数据，
指针域中存放指向其他结点的指针， 结点之间通过指针互相联系。
链表共有8种（2*2*2）
链表的三种特性分别为：      带头与不带头
                                    （ 所谓头即指不携带有效数据的头节点）
                                              单向与双向链表
                                              循环与不循环
                                     （所谓循环即第一个结点与尾结点链接在一起）

        链表：

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        最常见的有两种：单链表与双向链表

        单链表

        Python
        单链表的全称是不带头单向不循环链表

        我在代码中的注释所写的首节点是可以携带有效数据的，为了避免与头节点混淆，所以我用首节点作为名称，而不是头节点！

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        代码：

        Python
        #include
#include
#include
// 声明单链表结点
// 对链表中数据类型的声明
typedef int Datatype;
typedef struct ListNode {
	Datatype data;      //结点中的数据
	struct ListNode* Next;//指向下一个结点的指针
}Node;
//打印链表函数声明
void PrintList(Node* ps);
//创建新结点并赋值的函数声明
Node* CreateNode(Datatype x);
// 插入数据
// 头插
void HeadInsert(Node** phead, Datatype x);
//尾插
void TailInsert(Node** phead, Datatype x);
// 尾删
void TailDelete(Node** phead);
// 头删
void HeadDelete(Node** phead);
// 查找
Node* Select(Node* phead, Datatype x);
// 在指定位置之前插入数据
void RanLeftInsert(Node** phead, Node* pos, Datatype x);
// 在指定位置之后插入数据
// 我们不需要首节点的参数，因为不需要遍历，也不需要在首节点之前插入数据
void RanRightInsert(Node* pos, Datatype x);
// 删除pos位置的结点
void DeleteNode(Node** phead, Node* pos);
// 删除pos之后的结点
void DeleteAfterNode(Node* pos);
// 销毁链表：
void Distory(Node** phead);

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        代码：

        Python
        #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"List.h"
//打印链表函数
void PrintList(Node* ps) {
	while (ps!=NULL) {
		printf("%d\n", ps->data);
		ps = ps->Next;
	}
}
// 创建新结点：
Node* CreateNode(Datatype x) {
	Node* newnode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	if (newnode == NULL) {
		perror("malloc");
		exit(1);   //退出程序
	}
	newnode->data = x;
	newnode->Next = NULL;
	return newnode;//返回新结点的指针
}
// 插入数据
// 头插
void HeadInsert(Node ** phead,Datatype x ) {
   
	Node* newnode = CreateNode(x);
	// 将新节点插入到原链表的首部
	newnode->Next = *phead;
	// 将新节点即新链表首节点的地址赋给*phead
	*phead = newnode;
}
//尾插
void TailInsert(Node** phead, Datatype x) {
    //参数为指向 指定链表的首结点 的指针与要插入的数据
	//如果链表一开始为空，即phead =NULL时，则ptail->Next则有问题，
	 Node* ptail = *phead;
	 if (* phead == NULL) {
		* phead = CreateNode(x); //在函数调用结束后，函数中的局部变量会被收回，
		                        //形参phead值的改变不会影响到实参,如果采用首节点二重指针
		                        // 则可以通过形参改变首节点的指针。
	 }
	 else {
		 //先找到尾结点
		 while (ptail->Next != NULL) {
			 ptail = ptail->Next;
		 }
		 //在找到尾结点后，在尾结点后插入新的结点，并赋值
		 ptail->Next = CreateNode(x);
	 }
}
// 尾删
void TailDelete(Node**phead) {
	//链表不能为空
	assert(phead && *phead);
	//我们在删除尾结点之后，尾结点之前的指针就变为野指针，我们需要找到此指针并置为空
	//当链表只有一个结点时：
	if ((*phead)->Next == NULL) {
		free(*phead);
		*phead = NULL;
	}
	else {
		// 创建存放指向尾结点的指针
		Node* prev = NULL;
		Node* ptail = *phead;
		//查找头节点
		while (ptail->Next) {// ptail->Next !=	NULL;
			prev = ptail;
			ptail = ptail->Next;
		}
		//在找到尾结点后：
		free(ptail);
		ptail = NULL;
		//将指向尾结点的指针置为空
		prev->Next = NULL;
	}
}
// 头删
void HeadDelete(Node **phead) {
	assert(phead && *phead); //链表不能为空
	//在删除首节点之后，我们需要能够找到下一个结点的地址
	Node* next = (*phead)->Next;//->的优先级比*大
	free(*phead);
	*phead = next;
}
// 查找
Node* Select(Node* phead, Datatype x) {
	Node* sel = phead;
	while (sel) {
		if (sel->data == x) {
			return sel;
		}
		sel = sel->Next;
	}
}
// 在指定位置之前插入数据
void RanLeftInsert(Node**phead,Node *pos,Datatype x) {
	//因为首节点可能会改变，所以用二级指针作为形参，避免用一级指针无法改变链表的首地址
    //在指定位置之前插入数据的情况只有图中的三种情况，在链表之前，在链表中，在链表最后一个元素之前
	assert(phead&& *phead);  
	assert(pos);          //因为pos不能为空，所以*phead也不能为空,否则*phead为空时，也可以进行头插
	if (pos == *phead) {
	  //pos在首节点处，这相当于头插法
		
		HeadInsert(phead, x);
	}
	else {
     //pos位置在链表中与链表最后一个元素上，操作没有本质区别
		Node* newnode = CreateNode(x);
		Node* prev = *phead;
		while (prev->Next!=pos) {
      		prev = prev->Next;
		}
		//当找到了pos之前的prev时：
		newnode->Next = pos;
		prev->Next = newnode;
	}
}
// 在指定位置之后插入数据
// 我们不需要首节点的参数，因为不需要遍历，也不需要在首节点之前插入数据
void RanRightInsert(Node * pos,Datatype x) {
	assert(pos);
	//我们先创建新结点
	Node* newnode = CreateNode(x);
	//将结点插入到pos之后：
	newnode->Next = pos->Next;
	pos->Next = newnode;
}
// 删除pos位置的结点
void DeleteNode(Node** phead, Node* pos) {
	assert(phead && *phead);
	assert(pos);
	//在删除pos结点时，我们需要将pos之后的结点与pos之前的结点链接起来，
	//pos之后的结点可以用pos->next找到,pos之前的结点需要在遍历时，用变量prev保存！
	if (pos == *phead) {
		//当pos是首节点时，此时的情况即头删法
		HeadDelete(phead);
		
	}
	else {
		Node* prev = *phead;
		//在采用这条判断语句的前提是：pos不是首结点
		while (prev->Next != pos) {
			prev = prev->Next;
		}
		//当找到prev时,将pos之后的结点与pos之前的结点链接起来;
		prev->Next = pos->Next;
		//释放掉pos
		free(pos);
	}
}
// 删除pos之后的结点
void DeleteAfterNode(Node* pos) {
	assert(pos && pos->Next);
	//要删除pos之后的结点，要将pos->next之后的结点与pos链接起来,再删除pos
	Node* del = pos->Next;     
	pos->Next = del->Next;
    free(del);//难道此时pos->Next的值不会发生变化？
	del = NULL;
	// 兄弟们，下面的c打印的值是多少？它的值会不会随着a的变化而变化呢？
	//int a = 1;
	//int c = a;
	// a++;
	//printf("%d\n",c);
   
}
// 销毁链表：
void Distory(Node **phead) {
	assert(phead && *phead);
	Node* pcur = *phead;
	while (pcur != NULL) {//链表的销毁需要一个结点一个结点的释放
		Node* next = pcur->Next;
		free(pcur);
		pcur = next;
	}
	*phead = NULL;
  
}

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        双向链表

        Python
        双向链表的全称是带头双向循环链表

        分析图：

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        Python
        #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
#include
#include
typedef int Datatype;
//定义双链表结点的格式
typedef struct ListNode {
	Datatype data;
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
}ListNode;
//函数操作的声明：
// 创建结点
void CreateNode(Datatype x);
// 打印链表：
void PrintList(ListNode* phead);
//初始化链表
void Initialize(ListNode** phead);
//插入数据操作
// 尾插法：
// 我们不需要改变头节点，所以用一级指针作为形参即可
void TailInsert(ListNode* phead, Datatype x);
//头插法
void HeadInsert(ListNode* phead, Datatype x);
// 尾删法
void TailDelete(ListNode* phead);
//头删：
void HeadDelete(ListNode* phead);
// 查找
ListNode* Select(ListNode* phead, Datatype x);
// 在指定位置之后插入数据
ListNode* AfterSelect(ListNode* pos, Datatype x);
//删除指定位置pos节点
//pos的形参是一级而不是二级是因为前面的函数形参皆是一级指针 ，这样保证了接口的一致性，确保了
//     他人的方便调用与解读。
void DeleteNode(ListNode* pos, ListNode* phead);
//销毁链表：
void Distory(ListNode* phead);

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        Python
        #include"List.h"
// 打印链表：
void PrintList(ListNode *phead){
	//我们遍历双向链表的条件是什么？
	//我们能够找到判断条件是因为，我们知道双向链表从哪里开始到哪里结束是一个循环，我们只是把自己所知道的
	//用符号的形式表述出来，这是一种能力！
	ListNode* p1 = phead->next;
		while(p1 !=phead) 
		{
			printf("%d\n", p1->data);
			p1 = p1->next;
	    }
}
//初始化链表
//因为双向链表是带头的【即有头节点】,所以需要先为链表创建一个头节点
void Initialize(ListNode ** phead) {
	*phead = CreateNode(-1);//创建头节点并随便赋值为1
    
}
//创建新节点并赋值函数
ListNode * CreateNode(Datatype x) {
	ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	newnode->data = x;
//既然双向链表是循环的，我们在创建结点时，可以先使其自循环！
	newnode->next = newnode;
	newnode->prev = newnode;
	return newnode;	
}
//插入数据操作
// 尾插法：
// 我们不需要改变头节点，所以用一级指针作为形参即可
void TailInsert(ListNode * phead,Datatype x) {
	ListNode* newnode = CreateNode(x);//创建一个新结点
	//用phead->prev即可找到尾结点
	//找到后
	phead->prev->next = newnode;//将新节点插入到链表尾部
	newnode->next = phead;
	newnode->prev = phead->prev; 
	phead->prev = newnode;
}
//头插法
void HeadInsert(ListNode* phead, Datatype x) {
	ListNode* newnode = CreateNode(x);
	//指针先动谁？
	//先操作phead->next指向的结点
	//如果先操作phead结点，则在将phead->next指向新节点后，后面的链表部分就找不到位置了
	//头插法最多动4个指针：头节点的next,原来第二个结点(可能没有)的prev，新节点的prev与next指针
	newnode->next = phead->next;
	newnode->prev = phead;
	phead->next->prev = newnode;
	phead->next = newnode;
	
}
// 尾删法
void TailDelete(ListNode * phead) {
	// 尾删首先要找到尾结点，然后安排好相应的结点
	//这是判断链表有效，必须有头节点
	assert(phead);
	//这是判断链表不能为空，否则无法删除
	assert(phead->next!=phead);
	// phead del del->prev //涉及的节点
	ListNode* del = phead->prev;
	del->prev->next = phead;
	phead->prev = del->prev;
	// 删除del节点
	free(del);
	del = NULL;
}
//头删：
void HeadDelete(ListNode* phead) {
	assert(phead && phead->next != phead);
	ListNode* del = phead->next;
	del->next->prev = phead;
// 删除节点
	free(del);
	del = NULL;
}
// 查找
ListNode* Select(ListNode* phead,Datatype x) {
	ListNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead) {
		if (pcur->data == x) {
			return pcur;
		}
		pcur = pcur->next;
	}
	//没有找到
	return NULL;
}
// 在指定位置之后插入数据
ListNode* AfterSelect(ListNode* pos, Datatype x) {
	assert(pos);
	ListNode* newnode = CreateNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	newnode->prev = pos;
	pos->next->prev = newnode;
	pos->next = newnode;
}
//删除指定位置pos节点
//pos的形参是一级而不是二级是因为前面的函数形参皆是一级指针 ，这样保证了接口的一致性，确保了
//     他人的方便调用与解读。
void DeleteNode(ListNode * pos,ListNode* phead) {
	assert(pos && pos != phead);
	pos->next->prev = pos->prev;
	pos->prev->next = pos->next;
	free(pos);
	pos = NULL;
}
//销毁链表：
void Distory(ListNode*phead) {
	assert(phead);
	ListNode* pcur = (phead)->next;
	while (pcur != NULL) {
		ListNode* next = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = next;
	}
	// 此时pcur指向phead,而phead还没有被销毁
	free(phead);
	phead = NULL; //为了接口的一致性，不将形参改为ListNode**类型，
	              //则需要在调用函数后，再将实参赋值为NULL；
}
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