(C语言)单链表的顺序实现(数据结构一)

小灰灰 2022-09-17 09:28 178阅读 0赞

1.数据类型定义

在代码中为了清楚的表示一些错误和函数运行状态，我们预先定义一些变量来表示这些状态。在head.h头文件中有如下定义：

//定义数据结构中要用到的一些变量和类型
    #ifndef HEAD_H
    #define HEAD_H
    
    #include <stdio.h>
    #include <malloc.h>
    #include <stdlib.h>
    
    #define TRUE  1
    #define FALSE 0
    #define OK    1
    #define ERROR  0
    #define INFEASIBLE -1
    #define OVERFLOW   -2    //分配内存出错
    
    typedef int  Status;     //函数返回值类型
    typedef int  ElemType;   //用户定义的数据类型
    
    #endif

2.单链表数据结构实现

为了实现单链表，我们定义结构体 LinearList，具体代码如下：

typedef struct{
    	ElemType *elem;   //存放数据
    	int length;      //链表长度
    	int listsize;    //链表容量
    }LinearList;

3.链表方法摘要

Status InitList(LinearList & L);    //初始化链表
    
    Status DestroyList(LinearList &L);   //销毁链表
    
    Status ClearList(LinearList &L);     //清空链表
    
    Status ListEmpty(LinearList L);      //链表是否为空
    
    Status ListLength(LinearList L);     //链表长度
    
    Status GetElem(LinearList L,int i,ElemType &e);  //获得链表第i位置的长度，返回给e
    
    Status LocateElem(LinearList L,ElemType e,Status(*comp)(ElemType,ElemType)); //链表中满足comp条件的数据的位置
    
    Status PriorElem(LinearList L,ElemType cur_e,ElemType &per_e)  // cur_e的前一个数据
    
    Status NextElem(LinearList L,ElemType cur_e,ElemType &next_e);  //cur_e的后一个数据
    
    Status ListInsert(LinearList &L,int i,ElemType e);    //在第i个位置插入e
    
    Status ListDelete(LinearList &L,int i,ElemType &e);   //删除第i位置数据，并给e
    
    Status Union(LinearList &La,LinearList Lb);     //La=la并Lb
    
    Status MergeList(LinearList La,LinearList Lb,LinearList &Lc);  //La和Lb从小到大排序后给Lc
    
    Status MergeList_pt(LinearList La,LinearList Lb,LinearList &Lc);  //La和Lb从小到大排序后给Lc,指针实现

4.单链表顺序实现

在LinearList.h文件中实现单链表的方法，具体代码如下：

#ifndef LINEARLIST_H
    #define LINEARLIST_H
    
    #include "head.h"
    
    #define LIST_INIT_SIZE  100  //初始化链表大小
    #define LIST_INCERMENT  10   //链表容量增加基本单元
    
    
    typedef struct{
    	ElemType *elem;   //存放数据
    	int length;      //链表长度
    	int listsize;    //链表容量
    }LinearList;
    
    
    Status equal(int a,int b){
    	return a==b;
    }
    
    Status InitList(LinearList & L){
    	L.elem=(ElemType*)malloc(LIST_INIT_SIZE*sizeof(ElemType));
    	if (!L.elem) return OVERFLOW;
    	L.length=0;
    	L.listsize=LIST_INIT_SIZE;
    	return OK;
    }
    
    Status DestroyList(LinearList &L){
    	free(L.elem);
    	L.elem=NULL;
    	L.length=0;
    	L.listsize=0;
    	return OK;
    };
    
    Status ClearList(LinearList &L){
    	L.elem=(ElemType*)malloc(LIST_INIT_SIZE*sizeof(ElemType));
    	if (!L.elem) return OVERFLOW;
    	L.length=0;
    	L.listsize=LIST_INIT_SIZE;
    	return OK;
    }
    
    Status ListEmpty(LinearList L){
    	return L.length==0;
    }
    
    Status ListLength(LinearList L){
    	return L.length;
    }
    
    Status GetElem(LinearList L,int i,ElemType &e){
    	if (i<1 || i>L.length) return ERROR;
    	e=L.elem[i-1];
    	return OK;
    }
    
    Status LocateElem(LinearList L,ElemType e,Status(*comp)(ElemType,ElemType)){
    	int i=0;
    	for (;i<L.length;i++)
    	{
    		if (comp(e,L.elem[i]))
    			break;
    	}
    	if (i==L.length)
    	{
    		return 0;
    	}
    	return i+1;
    }
    
    Status PriorElem(LinearList L,ElemType cur_e,ElemType &per_e){
    	int i=LocateElem(L,cur_e,equal);
    	if (i<=1) return ERROR;
    	per_e=L.elem[i-2];
    	return OK;
    }
    
    Status NextElem(LinearList L,ElemType cur_e,ElemType &next_e){
    	int i=LocateElem(L,cur_e,equal);
    	if ( i==0 || i==L.length) return ERROR;
    	return L.elem[i];
    }
    
    Status ListInsert(LinearList &L,int i,ElemType e){
    	int length=L.length;
    	if(i<1 ||i>length+1) return ERROR;
    	if (length>=L.listsize){
    		ElemType *newBase=(ElemType*)realloc(L.elem,(L.listsize+LIST_INCERMENT)*sizeof(ElemType));
    		if(!newBase) return OVERFLOW;
    		L.elem=newBase;
    		L.listsize+=LIST_INCERMENT;
    	}
    	ElemType *q=&L.elem[i-1];
    	ElemType *p=&L.elem[length];
    	while(q<=p){
    		*(p+1)=*p;
    		p--;
    	}
    	*q=e;
    	++L.length;
    	return OK;
    };
    
    
    Status ListDelete(LinearList &L,int i,ElemType &e){
    	if(i<1 ||i>L.length) return ERROR;
    	ElemType *p=&L.elem[i-1];
    	ElemType *q=&L.elem[L.length-1];
    	e=*p;
    	while(p<=q){
    		*p=*(p+1);
    		++p;
    	}
    	--L.length;
    	return OK;
    
    }
    
    Status Union(LinearList &La,LinearList Lb){
    	int la_l=ListLength(La);
    	int lb_l=ListLength(Lb);
    	for (int i=1;i<=lb_l;i++)
    	{
    		ElemType e=0;
    		GetElem(Lb,i,e);
    		if(!LocateElem(La,e,equal)){
    			int l=ListLength(La);
    			ListInsert(La,++l,e);
    		}
    	}
    	return OK;
    }
    
    Status MergeList(LinearList La,LinearList Lb,LinearList &Lc){
    	int La_l=ListLength(La);
    	int Lb_l=ListLength(Lb);
    	InitList(Lc);
    	int i=1,j=1,k=1;
    	while(i<=La_l&&j<=Lb_l){
    		ElemType La_e,Lb_e;
    		GetElem(La,i,La_e);
    		GetElem(Lb,j,Lb_e);
    		if (La_e<=Lb_e)
    		{
    			ListInsert(Lc,k++,La_e);
    			i++;
    		}else{
    			ListInsert(Lc,k++,Lb_e);
    			j++;
    		}
    	}
    	while(i<=La_l){
    		ElemType La_e;
    		GetElem(La,i,La_e);
    		ListInsert(Lc,k++,La_e);
    		i++;
    	}
    	while(j<=Lb_l){
    		ElemType Lb_e;
    		GetElem(Lb,j,Lb_e);
    		ListInsert(Lc,k++,Lb_e);
    		j++;
    	}
    	return OK;
    }
    
    Status MergeList_pt(LinearList La,LinearList Lb,LinearList &Lc){
    	int pc_l=La.length+Lb.length;
    	Lc.elem=(ElemType*)malloc(sizeof(ElemType)*pc_l);
    	Lc.length=pc_l;
    	Lc.listsize=pc_l;
    	if (!Lc.elem) return OVERFLOW;
    	ElemType* pa=La.elem;
    	ElemType* pb=Lb.elem;
    	ElemType* pc=Lc.elem;
    	ElemType* pa_last=pa+La.length-1;
    	ElemType* pb_last=pb+Lb.length-1;
    	while(pa<=pa_last&&pb<=pb_last){
    		if(*pa<=*pb){
    			*pc++=*pa++;
    		}else{
    			*pc++=*pb++;
    		}
    	}
    	while(pa<=pa_last){
    		*pc++=*pa++;
    	}
    	while(pb<=pb_last){
    		*pc++=*pb++;
    	}
    	return OK;
    
    
    
    }
    #endif

5.单链表测试

#include "LinearList.h"
    
    void main(){
    	LinearList L;
    	InitList(L);                //初始化链表
    	for (int i=1;i<10;i++)
    		   ListInsert(L,i,i);   //向链表中插入数据
    
    	printf("\n链表L中数据：");
    	for(int i=1;i<ListLength(L);i++){
    		ElemType e;
    		GetElem(L,i,e);
    		printf("%d->",e);
    	}
    	printf("end");
    
    	ElemType e;
    	ListDelete(L,5,e);             //删除第5位置数据
    	printf("\n删除第5位置数据为：%d",e);
    
    
    	PriorElem(L,6,e);               //前一个数据
    	printf("\n6的前一个数据：%d",e);
    
    	NextElem(L,6,e);                 //后一个数据
    	printf("\n6的后一个数据：%d",e);	
    
    
    	printf("\n链表中数据：");
    	for(int i=1;i<ListLength(L);i++){
    			ElemType e;
    			GetElem(L,i,e);
    			printf("%d->",e);
    	}
    	printf("end\n");
    
    
    	LinearList Lb;
    	LinearList Lc;
    	InitList(Lb);
    	for(int i=1;i<10;i++)
    		ListInsert(Lb,i,i+5);
    
    	printf("\n链表Lb中数据：");
    	for(int i=1;i<ListLength(Lb);i++){
    		ElemType e;
    		GetElem(Lb,i,e);
    		printf("%d->",e);
    	}
    	printf("end\n");
    
    	Union(L,Lb);    //L=L并Lb
    
    	printf("\n链表L中数据：");
    	for(int i=1;i<ListLength(L);i++){
    		ElemType e;
    		GetElem(L,i,e);
    		printf("%d->",e);
    	}
    	printf("end");
    
    	//MergeList(L,Lb,Lc);    //测试MergeList()
    	MergeList_pt(L,Lb,Lc);  //测试MergeList_pt()
    
    	printf("\n链表Lc中数据：");
    	for(int i=1;i<ListLength(Lc);i++){
    		ElemType e;
    		GetElem(Lc,i,e);
    		printf("%d->",e);
    	}
    	printf("end\n");
    
    }

6.测试结果

链表L中数据：1->2->3->4->5->6->7->8->end
    删除第5位置数据为：5
    6的前一个数据：4
    6的后一个数据：7
    链表中数据：1->2->3->4->6->7->8->end
    
    链表Lb中数据：6->7->8->9->10->11->12->13->end
    
    链表L中数据：1->2->3->4->6->7->8->9->10->11->12->13->end
    链表Lc中数据：1->2->3->4->6->6->7->7->8->8->9->9->10->10->11->11->12->12->13->13->14->end