线性表链式存储设计与实现 - API实现

基本概念

链式存储定义

为了表示每个数据元素与其直接后继元素之间的逻辑关系，每个元素除了存储本身的信息外，还需要存储指示其直接后继的信息。





表头结点

链表中的第一个结点，包含指向第一个数据元素的指针以及链表自身的一些信息

数据结点

链表中代表数据元素的结点，包含指向下一个数据元素的指针和数据元素的信息

尾结点

链表中的最后一个数据结点，其下一元素指针为空，表示无后继。

链表技术领域推演



链表链式存储_api实现分析

在C语言中可以用结构体来定义链表中的指针域

链表中的表头结点也可以用结构体实现





带头结点、位置从0的单链表

返回链表中第3个位置处，元素的值

LinkListNode* LinkList_Get(LinkList* list, int pos)
{
if (list == NULL || pos < 0 || pos >= LinkList_Length(list)) {
return NULL;
}
TLinkList *tList = NULL;
tList = (TLinkList *)list;
LinkListNode *cur = NULL;
cur = &(tList->header);

for (int i = 0; i < pos; ++i) {
cur = cur->next;
}

return cur->next;
}

返回第三个位置的

移动pos次以后，当前指针指向哪里？

答案：指向位置2，所以需要返回 ret = current->next;

备注：

循环遍历时， 遍历第1次，指向位置0

遍历第2次，指向位置1

遍历第3次，指向位置2

遍历第n次，指向位置n-1;

删除元素



代码：

// linklist.h
#ifndef _MYLINKLIST_H_
#define _MYLINKLIST_H_

typedef void LinkList;

typedef struct _tag_LinkListNode
{
struct _tag_LinkListNode* next;
}LinkListNode;

LinkList* LinkList_Create();

void LinkList_Destroy(LinkList* list);

void LinkList_Clear(LinkList* list);

int LinkList_Length(LinkList* list);

int LinkList_Insert(LinkList* list, LinkListNode* node, int pos);

LinkListNode* LinkList_Get(LinkList* list, int pos);

LinkListNode* LinkList_Delete(LinkList* list, int pos);

#endif

// linklist.cpp

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include "linklist.h"

using namespace std;

typedef void LinkList;

typedef struct _tag_LinkList
{
LinkListNode header;
int length;
}TLinkList;

LinkList* LinkList_Create()
{
TLinkList *tmp = NULL;

tmp = (TLinkList *)malloc(sizeof(TLinkList));
if (tmp == NULL) {
printf("function LinkList_Create() err.\n");
return NULL;
}
memset(tmp, 0, sizeof(TLinkList)); // 初始化为空链表

return tmp;
}

void LinkList_Destroy(LinkList* list)
{
if (list == NULL) {
return;
}
free(list);

return;
}

void LinkList_Clear(LinkList* list)
{
if (list == NULL) {
return;
}
TLinkList *tList = NULL;
tList = (TLinkList *)list;
tList->header.next = NULL;
tList->length = 0;

return;
}

int LinkList_Length(LinkList* list)
{
if (list == NULL) {
return -1;
}
TLinkList *tList = NULL;
tList = (TLinkList *)list;

return tList->length;
}

int LinkList_Insert(LinkList* list, LinkListNode* node, int pos)
{
if (list == NULL || node == NULL || pos < 0) {
return -1;
}
TLinkList *tList = NULL;
tList = (TLinkList *)list;
LinkListNode *cur = NULL;
cur = &(tList->header);

// 对pos的容错处理，如果pos过大，改为最后面
if (pos > LinkList_Length(list)) {
pos = LinkList_Length(list);
}

// 移动到需要插入的位置
for (int i = 0; i < pos; ++i) {
cur = cur->next;
}

// 插入
node->next = cur->next;
cur->next = node;

++tList->length;

return 0;
}

LinkListNode* LinkList_Get(LinkList* list, int pos)
{
if (list == NULL || pos < 0 || pos >= LinkList_Length(list)) {
return NULL;
}
TLinkList *tList = NULL;
tList = (TLinkList *)list;
LinkListNode *cur = NULL;
cur = &(tList->header);

for (int i = 0; i < pos; ++i) {
cur = cur->next;
}

return cur->next;
}

LinkListNode* LinkList_Delete(LinkList* list, int pos)
{
if (list == NULL || pos < 0 || pos >= LinkList_Length(list)) {
return NULL;
}
TLinkList *tList = NULL;
tList = (TLinkList *)list;
LinkListNode *cur = NULL;
cur = &(tList->header);

for (int i = 0; i < pos; ++i) {
cur = cur->next;
}

LinkListNode *ret = NULL;
ret = cur->next;

// 删除结点
cur->next = ret->next;

--tList->length;

return ret;
}

// main.cpp

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include "linklist.h"

using namespace std;

typedef struct _Student
{
LinkListNode node;
char	name[32];
int		age;
}Student;

int main()
{
Student s1, s2, s3, s4, s5, s6;
s1.age = 21;
s2.age = 22;
s3.age = 23;
s4.age = 24;
s5.age = 25;
s6.age = 26;

// 创建链表
Student *list = (Student *)LinkList_Create();

// 插入结点
LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s1, 0);
LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s2, 0);
LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s3, 0);
LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s4, 0);
LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s5, 0);
LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s6, 3);

// 遍历链表
for (int i = 0; i < LinkList_Length(list); ++i) {
Student *tmp = (Student *)LinkList_Get(list, i);
if (tmp == NULL) {
return 0;
}
printf("age: %d\n", tmp->age);
}

// 删除链表结点
while (LinkList_Length(list)) {
Student *tmp = (Student *)LinkList_Delete(list, 0);
if (tmp == NULL) {
return 0;
}
printf("age: %d\n", tmp->age);
}

LinkList_Destroy(list);

return 0;
}

优点：

无需一次性定制链表的容量

插入和删除操作无需移动数据元素

缺点：

数据元素必须保存后继元素的位置信息

获取指定数据的元素操作需要顺序访问之前的元素

工程详情：Github