数据结构中最简单的链表
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数据结构作为嵌入式工程师必修课程之一,今天,我们就来讲一讲数据结构中最简单的链表,包含链表的初始化、插入和遍历操作。 链表在项目开发中使用的场景很多,跟数组相比,它的优点就是,容量没有限制,插入删除效率比较高。 数组在内存中是一块连续的存储空间,而且随着存储数据的不断增多,想要找到这么一大块的连续内存也比较困难。 但是链表就能解决这个问题,它由节点组成,每个节点占用的内存不会很大,而且各个节点之间也不需要连续,为了方便访问,只要把下一个节点的地址记在上一个节点的指针域中就行,这样,所有节点之间就像有跟线一样串联起来。 跟数组相比,它的随机插入效率也要高很多。比如数组有100个元素,想要在第一个位置插入一个元素,那么每个元素都得向后移动一个位置,把第一个位置腾出来,数据量越大,移动的效率越低。 链表的插入完全不一样,不管在什么位置插入,只要适当的修改几个指针就能解决问题。 链表可以有头节点,也可以没有头节点,为了方便编程,我们一般都会加上头节点。 有了头节点,就有了头指针,用来保存头节点的地址。 既然链表是由很多个节点组成,第一步就得用代码来表示节点。节点分为数据域和指针域,数据域可以是任意类型,我们就用int吧,指针域保存下一个节点的地址,把这两个成员放在结构体中,后面就用Node来表示节点。
typedef struct Node{ int data; struct Node *next;}Node;所谓链表的初始化,就是形成一个空的链表,空的链表只有一个头节点,数据域没有数据,指针域为空。 定义头指针head,初始化的时候,因为要修改head的数值,所以必须传它的地址。
Node *head = NULL;int ret = InitLink(&head);if (SUCCESS == ret){ printf("链表初始化成功");} else{ printf("链表初始化失败");}先申请一个节点,把节点的地址保存在head中,节点的指针域为NULL,初始化的工作就完成了。
int InitLink(Node **h){ if (NULL == h) return FAILURE; (*h) = (Node *)malloc(sizeof(Node)); if ((*h) == NULL) { return FAILURE; } (*h)->next = NULL; return SUCCESS;}链表的插入操作是一个经典的笔试题。 过程就是:定义指针指向头节点,把指针移动到要插入位置的前一个位置,同时判断插入的位置是否合法,申请新的节点,填好指针域和数据域,最后再修改前一个节点的指针域,形成一个新的链表。 继续写代码,主函数中通过for循环,往链表中插入10个节点,插入的数据随机生成,位置就指定为i + 1,意思就是第一次往第一个位置插入,第二次往第二个位置插入,这种插入方法我们把它称作尾插法。
srand(time(NULL));int num;for (int i = 0; i < 10; i++){ num = rand() % 20; ret = InsertLink(head, i + 1, num); if (SUCCESS == ret) { printf("插入 %d 成功", num); } else { printf("插入 %d 失败", num); } }来实现插入的功能。 先定义一个指针,指向头节点,根据插入的位置移动移动指针。接下来就是判断插入的位置是否合法,有两种情况要排除,一种是插入的位置小于等于0,一种是插入的位置太大,比如链表一共5个节点,在第七个位置插入肯定不行。然后在堆空间申请一个新的节点,填写数据域和指针域,最后把q指向的节点指针域改成新申请的节点,插入的操作就完成了。
int InsertLink(Node *h, int p, int num){ if (NULL == h) return FAILURE; Node *q = h; int k = 1; while (k < p && q) { q = q->next; k++; } if (!q || k > p) { return FAILURE; } Node *n = (Node *)malloc(sizeof(Node) * 1); if (NULL == n) { return FAILURE; } n->data = num; n->next = q->next; q->next = n; return SUCCESS;}运行看下现象,10个节点都显示插入成功。
root@Turbo:test# ./main链表初始化成功插入 1 成功插入 3 成功插入 4 成功插入 8 成功插入 18 成功插入 0 成功插入 16 成功插入 5 成功插入 6 成功插入 1 成功但是到底有没有形成链表,还得遍历看下。 遍历操作只需要借助指针,每经过一个节点,打印该节点的数据就行。定义指针p,指向第一个节点,注意,第一个节点不是头节点,而是第一个保存数据的节点。只要指针p不为空,就说明链表还没有到最后,打印该节点数据,然后让p继续往下。
void TraverseLink(Node *h) { if (NULL == h) return; Node *p = h->next; while (p) { printf("%d ", p->data); p = p->next; } printf("");}运行看下结果,也没有问题。 这就是链表的几个基本操作,尤其是插入操作,基本是笔试必考,如果你有就业的需求,不妨把这段代码背下来。
审核编辑:汤梓红
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