数据结构——单链表(链表操作算法集合)


这里整合了数据结构书中关于单链表的所有操作,另外附带常用的单链表操作,算是一个比较全的单链表操作集合吧。对于带头结点的单链表循环单链表双链表只给出基本操作,复杂的操作跟这里的单链表差不多。
需要注意的一点:
单链表中一个很重要的方法就是快慢指针:比如求单链表的中间节点,求单链表是否有环,求单链表倒数第K个节点(两个指针相隔K,一起移动)等都用到快慢指针。
感觉概念什么的没什么好啰嗦的,直接看实现:

数据结构

typedef struct LinkList{
datatype info;
struct LinkList* next;
}Node;

基本操作

基本操作都比较简单,关键是要注意边界问题,代码不做过多注释

1. 初始化

Node* init_link_list()
{
return NULL;
}

2. 打印

void print_link_list(Node* head){
if (!head)
printf("the linklist is null.");
Node* p = head;
while(p)
{
printf("%5d",p->info);
p = p->next;
}
printf("\n");
}

3. 头结点插入

Node* insert_in_front_link_list(Node* head, datatype x){
Node* p;
p = (Node*)malloc(sizeof(Node));
p->info = x;
p->next = head->next;
head = p;
return head;
}

4. 尾节点插入

Node* insert_in_last_link_list(Node* head, datatype x)
{
Node* p;
Node* px = (Node*)malloc(sizeof(Node));
px->info = x;
if (!head)
{
head = px;
px->next = NULL;
}else{
p = head;
while(p->next)
p = p->next;
p->next = px;
px->next = NULL;
}
return head;
}

5. 查找x节点

Node* find_num_link_list(Node* head, datatype x)
{
Node* p;
p = head;
while(p && p->info != x)
p = p->next;
return p;
}

6.找到i位置的节点

Node* find_pos_link_list(Node* head, int i)
{
if (i < 1)
return NULL;
Node* p = head;
while(p&&i--) p = p->next;
return p;
}

7. 在y后面插入x

Node* insert_x_after_y(Node* head, datatype x, datatype y)
{
Node* px,*p;
if (head == NULL)
return NULL;

p = head;
while(p && p->info != y)
p = p->next;

if (p == NULL) //没有找到y
return NULL;

px = (Node*)malloc(sizeof(Node));
px->info = x;
px->next = p->next;
p->next = px;
return head;
}

8. 在第i处后面插入x

Node* insert_x_after_i(Node* head, datatype x, int i)
{
Node* p,*px;
if (head == NULL || i < 1)
return NULL;
p = head;
while(p && i--)
p = p->next;
if (p == NULL) //没有找到y
return NULL;
px = (Node*)malloc(sizeof(Node));
px->info = x;
px->next = p->next;
p->next = px;
return head;
}

9. 删除x

Node* delete_num_link_list(Node* head, datatype x)
{
Node*p,*pre;
if (head == NULL)
return NULL;

p = head;
pre = NULL;
while(p && p->info != x){
pre = p;
p = p->next;
}
if (p == NULL)
return NULL;
if (pre == NULL && p->info == x) //第一个节点
head = head->next;
else
pre->next = p->next;
free(p);
return head;
}

10. 删除i处的元素

Node* delete_pos_link_list(Node* head, int i)
{
Node* p,*pre;
if (head == NULL || i < 1)
{
return NULL;
}
p = head; pre = NULL;
if (i == 1)
{
head = head->next;
}
else
{
while(p && i--)
{
pre = p;
p = p->next;
}
if (p == NULL) //i大于链表长度
return NULL;
pre->next = p->next;
}
free(p);
return head;
}

常用操作

1. 判断单链表节点值是否有序

int is_ordered(Node* head){
Node* p,*q;
if (!head)
return -1;
p = head;q= head->next;
bool flag_increase = false;
bool flag_decrease = false;
while(q){
if (p->info < q->info)
flag_increase =true;
else if(p->info > q->info)
flag_decrease = true;

if (flag_decrease && flag_increase)
return 0;

p = q;q = q->next;
}
return 1;
}

2. 单链表就地转置

Node* reverse_link_list(Node* head)
{
if(!head) return NULL;
Node* pre,*cur,*rear;
cur = head;
pre = rear = NULL;
while(cur->next){
rear = cur->next;
cur->next = pre;
pre = cur;
cur = rear;
}
cur->next = pre;
return cur;
}
Node* reverse_link_list2(Node* head){
Node* p,*q;
if (!head)
return NULL;
q = head->next;
if(!q)
return head;
p = head;
head = reverse_link_list2(q);
q->next = p;
p->next = NULL;
return head;
}
void reverse_link_list3(Node* pcur, Node* head){
if (!pcur || !pcur->next){
head = pcur;
}else{
Node* pnext = pcur->next;
reverse_link_list3(pnext,head);
pnext->next = pcur;
pcur->next = NULL;
}
}
//栈实现
void reverse_link_list4(Node* head){
Node* stack[100];
int top = -1;
Node *p;
p = head;
if (!p || !p->next){
return p;
}
else{
while(p){
stack[++top] = p;
p = p->next;
}
head->next = NULL; //头结点指向NULL
head = stack[top]; //头结点指向尾结点
while(top > 0){
p = stack[top--];
p->next = stack[top];
}
return head;
}
}

3. 单链表节点个数

int link_list_num(Node* head)
{
Node* p;
int num;
if (!head)
return NULL;
p = head;
num = 0;
while(p){
p= p->next;
num++;
}
return num;
}

4. 单链表中倒数第k个节点;两个指针,第一个先走K步,然后一起走,当第一个指针到尾时,第二个指针即倒数第k

Node* get_last_k(Node* head, int k){
Node* p1,*p2;
if(!head)
return NULL;
p1 = p2 = head;
while(p2){
p2 = p2->next;
if (k>0)
k--;
else
p1 = p1->next;
}
if (k > 0)
return NULL;
return p1;
}

5. 查找节点的中间节点,偶数时指向前面那个;两个指针,一个一次走一步,一个走两步,到尾。

Node* get_middle(Node* head){
if (!head || !head->next)
return NULL;
Node* p1,*p2;
p1 = p2 = head;
while(p2->next){
p2 = p2->next;
if (p2->next)
{
p2 = p2->next;
p1 = p1->next;
}
}
return p1;
}

6.从头到尾打印单链表;递归和栈

void back_order_print(Node* head){
Node* p = head;
if (!p->next)
{
printf("%5d",p->info);
}else{
back_order_print(p->next);
printf("%5d",p->next->info);
}
}
void back_order_print2(Node* head){
int size = 10;
int* stk = new int[size];
int top = 0;
Node* p = head;
while(p){
if (! (top%10)) //两倍内存增加
{
int* temp = new int[size*2];
for(int i = 0;i<size;i++)
temp[i] = stk[i];
delete stk;
stk = temp;
size = size*2;
}
stk[top++] = p->info;
p = p->next;
}

while(top--){
printf("%5d", stk[top]);
}
printf("\n");
}

7. 合并有序单链表,从小到大

Node* Merge_link_list(Node* head1, Node* head2){
Node* p1,*p2;
Node* new_head,*p;
if (!head1){
return head2;
}
if (!head2){
return head1;
}
p1 = head1;
p2 = head2;
if (p1->info < p2->info){
new_head = p = p1;
p1 = p1->next;
}else{
new_head = p = p2;
p2 = p2->next;
}
while(p1&&p2){
if (p1->info < p2->info){
p->next = p1;
p1 = p1->next;
p = p->next;
}else{
p->next = p2;
p2 = p2->next;
p = p->next;
}
}
if (!p1){
p->next = p1;
}else if (!p2){
p->next = p2;
}
return new_head;
}

8. 判断单链表是否有环;两个指针,一个走一步,一个两步,若有环,则两个会相等。

int has_circle(Node* head){
if (!head){
return -1;
}

Node* p1,*p2;
p1 = p2 =head;
while(p2->next)
{
p2 = p2->next;
if (!p2->next)
return 0;
else
p2 = p2->next;

p1 = p1->next;
if (p1 == p2)
return 1;
}
return 0;
}

9. 判断两个单链表是否相交;若相交,最后一个节点的地址一定相同。

int is_intersected(Node* head1, Node* head2){
if (!head1 || !head2)
return -1;
Node*p1,*p2;
p1 = head1;
p2 = head2;
while(p1->next)
p1 = p1->next;

while(p2->next)
p2 = p2->next;

if (&p2 == &p1)
return 1;
else
return 0;
}

10. 给出一单链表头指针pHead和一节点指针pToBeDeleted,O(1)时间复杂度删除节点pToBeDeleted

//把前一个节点的值复制到当前节点,然后删除后面这个,但是考虑尾节点,需要O(n)。
Node* delete_node(Node*head, Node* pdeleted){
if (!head || !pdeleted)
return NULL;
Node* temp;
if (pdeleted->next) //包含删除的是第一个的情况
{
pdeleted->info = pdeleted->next->info;
temp = pdeleted->next;
pdeleted->next = pdeleted->next->next;
delete temp;temp = NULL;
}else{
temp = head;
if (head == pdeleted)
{
head = NULL;
}else{
while(temp->next->next){
temp = temp->next;
}
temp->next = NULL;
}
delete pdeleted;
}
}

11.判断单链表是进环的第一个点

//1.先获得快慢指针相交点,这时相交点到目标点与头点到目标点的距离相同。
Node* getfirstnode(Node* head)
{
Node*fast,*slow;
fast = slow = head;
while(fast->next && slow)
{
fast = fast->next->next;
slow = slow->next;
}
if (fast != slow)
{
return NULL;
}
slow = head;
while(slow != fast)
{
slow = slow->next;
fast = fast->next;
}
return fast;
}

12.两个链表相交,找出交点

//1.先求两链表的长a,b。a>b,先将a移动a-b下,然后两个链表一起走,判断。
//2.先将两个链表入栈s1,s2,然后出栈,判断。
Node* intersect_node(Node* p1,Node *p2)
{
stack<Node*> s1;
stack<Node*> s2;
while(p1)
{
s1.push(p1);
p1= p1->next;
}
while(p2)
{
s2.push(p2);
p2=p2->next;
}

while(s1.top() == s2.top())
{
s1.pop();
s2.pop();
}
return s1.top()->next;
}

数据结构中熟练操作单链表,非常重要,动手写可能会写得出来,但是思路不一定是优秀的,这是我的体会。

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