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使用 C 链表的 DSA
概述
链接列表是包含项目的链接序列。每个链接都包含到另一个链接的连接。链表是继数组之后第二常用的数据结构。以下是理解链表概念的重要术语。
链接- 链表的每个链接都可以存储称为元素的数据。
Next - 链接列表的每个链接都包含一个指向下一个链接的链接,称为“Next”。
LinkedList - LinkedList 包含指向名为 First 的第一个链接的连接链接。
链表表示
根据上图所示,以下是需要考虑的要点。
LinkedList 包含一个名为first 的链接元素。
每个链接携带一个数据字段和一个接下来调用的链接字段。
每个链接都使用其下一个链接与其下一个链接进行链接。
Last Link 带有一个为 null 的 Link 来标记列表的结尾。
链表的类型
以下是链表的各种风格。
简单链接列表- 项目导航仅向前。
双向链表- 项目可以向前和向后导航。
循环链表- 最后一项包含第一个元素作为下一个元素的链接,第一个元素包含到最后一个元素作为上一个元素的链接。
基本操作
以下是列表支持的基本操作。
插入- 在列表的开头添加一个元素。
删除- 删除列表开头的元素。
显示- 显示完整列表。
搜索- 使用给定键搜索元素。
删除- 使用给定键删除元素。
插入操作
插入是一个三步过程 -
使用提供的数据创建新链接。
将新链接指向旧的第一个链接。
将第一个链接指向此新链接。
//insert link at the first location void insertFirst(int key, int data){ //create a link struct node *link = (struct node*) malloc(sizeof(struct node)); link->key = key; link->data = data; //point it to old first node link->next = head; //point first to new first node head = link; }
删除操作
删除是一个两步过程 -
获取第一个链接指向的链接作为临时链接。
将第一个链接指向临时链接的下一个链接。
//delete first item struct node* deleteFirst(){ //save reference to first link struct node *tempLink = head; //mark next to first link as first head = head->next; //return the deleted link return tempLink; }
导航操作
导航是一个递归步骤过程,是搜索、删除等许多操作的基础。 -
获取第一个链接指向的链接作为当前链接。
检查当前链接是否不为空并显示它。
将当前链接指向当前链接的下一个链接并移至上述步骤。
注意 -
//display the list void printList(){ struct node *ptr = head; printf("\n[ "); //start from the beginning while(ptr != NULL){ printf("(%d,%d) ",ptr->key,ptr->data); ptr = ptr->next; } printf(" ]"); }
高级操作
以下是为列表指定的高级操作。
排序- 根据特定顺序对列表进行排序。
反转- 反转链表。
排序操作
我们使用冒泡排序来对列表进行排序。
void sort(){ int i, j, k, tempKey, tempData ; struct node *current; struct node *next; int size = length(); k = size ; for ( i = 0 ; i < size - 1 ; i++, k-- ) { current = head ; next = head->next ; for ( j = 1 ; j < k ; j++ ) { if ( current->data > next->data ) { tempData = current->data ; current->data = next->data; next->data = tempData ; tempKey = current->key; current->key = next->key; next->key = tempKey; } current = current->next; next = next->next; } } }
反向操作
以下代码演示了反转单个链表。
void reverse(struct node** head_ref) { struct node* prev = NULL; struct node* current = *head_ref; struct node* next; while (current != NULL) { next = current->next; current->next = prev; prev = current; current = next; } *head_ref = prev; }
例子
LinkedListDemo.c
#include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <stdbool.h> struct node { int data; int key; struct node *next; }; struct node *head = NULL; struct node *current = NULL; //display the list void printList(){ struct node *ptr = head; printf("\n[ "); //start from the beginning while(ptr != NULL){ printf("(%d,%d) ",ptr->key,ptr->data); ptr = ptr->next; } printf(" ]"); } //insert link at the first location void insertFirst(int key, int data){ //create a link struct node *link = (struct node*) malloc(sizeof(struct node)); link->key = key; link->data = data; //point it to old first node link->next = head; //point first to new first node head = link; } //delete first item struct node* deleteFirst(){ //save reference to first link struct node *tempLink = head; //mark next to first link as first head = head->next; //return the deleted link return tempLink; } //is list empty bool isEmpty(){ return head == NULL; } int length(){ int length = 0; struct node *current; for(current = head; current!=NULL; current = current->next){ length++; } return length; } //find a link with given key struct node* find(int key){ //start from the first link struct node* current = head; //if list is empty if(head == NULL){ return NULL; } //navigate through list while(current->key != key){ //if it is last node if(current->next == NULL){ return NULL; } else { //go to next link current = current->next; } } //if data found, return the current Link return current; } //delete a link with given key struct node* delete(int key){ //start from the first link struct node* current = head; struct node* previous = NULL; //if list is empty if(head == NULL){ return NULL; } //navigate through list while(current->key != key){ //if it is last node if(current->next == NULL){ return NULL; } else { //store reference to current link previous = current; //move to next link current = current->next; } } //found a match, update the link if(current == head) { //change first to point to next link head = head->next; } else { //bypass the current link previous->next = current->next; } return current; } void sort(){ int i, j, k, tempKey, tempData ; struct node *current; struct node *next; int size = length(); k = size ; for ( i = 0 ; i < size - 1 ; i++, k-- ) { current = head ; next = head->next ; for ( j = 1 ; j < k ; j++ ) { if ( current->data > next->data ) { tempData = current->data ; current->data = next->data; next->data = tempData ; tempKey = current->key; current->key = next->key; next->key = tempKey; } current = current->next; next = next->next; } } } void reverse(struct node** head_ref) { struct node* prev = NULL; struct node* current = *head_ref; struct node* next; while (current != NULL) { next = current->next; current->next = prev; prev = current; current = next; } *head_ref = prev; } main() { insertFirst(1,10); insertFirst(2,20); insertFirst(3,30); insertFirst(4,1); insertFirst(5,40); insertFirst(6,56); printf("Original List: "); //print list printList(); while(!isEmpty()){ struct node *temp = deleteFirst(); printf("\nDeleted value:"); printf("(%d,%d) ",temp->key,temp->data); } printf("\nList after deleting all items: "); printList(); insertFirst(1,10); insertFirst(2,20); insertFirst(3,30); insertFirst(4,1); insertFirst(5,40); insertFirst(6,56); printf("\nRestored List: "); printList(); printf("\n"); struct node *foundLink = find(4); if(foundLink != NULL){ printf("Element found: "); printf("(%d,%d) ",foundLink->key,foundLink->data); printf("\n"); } else { printf("Element not found."); } delete(4); printf("List after deleting an item: "); printList(); printf("\n"); foundLink = find(4); if(foundLink != NULL){ printf("Element found: "); printf("(%d,%d) ",foundLink->key,foundLink->data); printf("\n"); } else { printf("Element not found."); } printf("\n"); sort(); printf("List after sorting the data: "); printList(); reverse(&head); printf("\nList after reversing the data: "); printList(); }
输出
如果我们编译并运行上面的程序,那么它将产生以下输出 -
Original List: [ (6,56) (5,40) (4,1) (3,30) (2,20) (1,10) ] Deleted value:(6,56) Deleted value:(5,40) Deleted value:(4,1) Deleted value:(3,30) Deleted value:(2,20) Deleted value:(1,10) List after deleting all items: [ ] Restored List: [ (6,56) (5,40) (4,1) (3,30) (2,20) (1,10) ] Element found: (4,1) List after deleting an item: [ (6,56) (5,40) (3,30) (2,20) (1,10) ] Element not found. List after sorting the data: [ (1,10) (2,20) (3,30) (5,40) (6,56) ] List after reversing the data: [ (6,56) (5,40) (3,30) (2,20) (1,10) ]