[c++] 链表各类操作详解

链表概述

链表是一种常见的重要的数据结构。它是动态地进行存储分配的一种结构。它可以根据需要开辟内存单元。链表有一个“头指针”变量，以head表示，它存放一个地址。该地址指向一个元素。链表中每一个元素称为“结点”，每个结点都应包括两个部分：一为用户需要用的实际数据，二为下一个结点的地址。因此，head指向第一个元素：第一个元素又指向第二个元素；……，直到最后一个元素，该元素不再指向其它元素，它称为“表尾”，它的地址部分放一个“NULL”（表示“空地址”），链表到此结束。链表的各类操作包括：学习单向链表的创建、删除、插入（无序、有序）、输出、排序（选择、插入、冒泡）、反序等等。

创建n个节点的链表

#include "stdlib.h"
#include "stdio.h"  

#define NULL 0
#define LEN sizeof(struct student)  

struct student
{
    int num;              //学号
    float score;          //分数，其他信息可以继续在下面增加字段
    struct student *next;       //指向下一节点的指针
};  

int n;  //节点总数
/*
==========================
功能：创建n个节点的链表
返回：指向链表表头的指针
==========================
*/
struct student *Create()
{
    struct student *head;       //头节点
    struct student *p1 = NULL;  //p1保存创建的新节点的地址
    struct student *p2 = NULL;  //p2保存原链表最后一个节点的地址  

    n = 0;          //创建前链表的节点总数为0：空链表
    p1 = (struct student *) malloc (LEN);   //开辟一个新节点
    p2 = p1;            //如果节点开辟成功，则p2先把它的指针保存下来以备后用  

    if(p1==NULL)        //节点开辟不成功
    {
        printf ("\nCann't create it, try it again in a moment!\n");
        return NULL;
    }
    else                //节点开辟成功
    {
        head = NULL;        //开始head指向NULL
        printf ("Please input %d node -- num,score: ", n + 1);
        scanf ("%d %f", &(p1->num), &(p1->score));    //录入数据
    }
    while(p1->num != 0)      //只要学号不为0，就继续录入下一个节点
    {
        n += 1;         //节点总数增加1个
        if(n == 1)      //如果节点总数是1，则head指向刚创建的节点p1
        {
            head = p1;
            p2->next = NULL;  //此时的p2就是p1,也就是p1->next指向NULL。
        }
        else
        {
            p2->next = p1;   //指向上次下面刚刚开辟的新节点
        }  

        p2 = p1;            //把p1的地址给p2保留，然后p1产生新的节点  

        p1 = (struct student *) malloc (LEN);
        printf ("Please input %d node -- num,score: ", n + 1);
        scanf ("%d %f", &(p1->num), &(p1->score));
    }
    p2->next = NULL;     //此句就是根据单向链表的最后一个节点要指向NULL  

    free(p1);           //p1->num为0的时候跳出了while循环，并且释放p1
    p1 = NULL;          //特别不要忘记把释放的变量清空置为NULL,否则就变成"野指针"，即地址不确定的指针
    return head;        //返回创建链表的头指针
}  

输出链表中节点

/*
===========================
 功能：输出节点
 返回： void
===========================
*/
void Print(struct student *head)
{
    struct student *p;
    printf ("\nNow , These %d records are:\n", n);
    p = head;
    if(head != NULL)        //只要不是空链表，就输出链表中所有节点
    {
        printf("head is %o\n", head);    //输出头指针指向的地址
        do
        {
            /*
            输出相应的值：当前节点地址、各字段值、当前节点的下一节点地址。
            这样输出便于读者形象看到一个单向链表在计算机中的存储结构，和我们
            设计的图示是一模一样的。
            */
            printf ("%o   %d   %5.1f   %o\n", p, p->num, p->score, p->next);
            p = p->next;     //移到下一个节点
        }
        while (p != NULL);
    }
}  

删除指定学号的节点

/*
==========================
 功能：删除指定节点
  (此例中是删除指定学号的节点)
 返回：指向链表表头的指针
==========================
*/
struct student *Del (struct student *head, int num)
{
    struct student *p1;     //p1保存当前需要检查的节点的地址
    struct student *p2;     //p2保存当前检查过的节点的地址
    if (head == NULL)       //是空链表（结合图3理解）
    {
        printf ("\nList is null!\n");
        return head;
    }  

    //定位要删除的节点
    p1 = head;
    while (p1->num != num && p1->next != NULL)    //p1指向的节点不是所要查找的，并且它不是最后一个节点，就继续往下找
    {
        p2 = p1;            //保存当前节点的地址
        p1 = p1->next;       //后移一个节点
    }  

    if(p1->num==num)     //找到了。（结合图4、5理解）
    {
        if (p1 == head)     //如果要删除的节点是第一个节点
        {
            head = p1->next; //头指针指向第一个节点的后一个节点，也就是第二个节点。这样第一个节点就不在链表中，即删除
        }
        else            //如果是其它节点，则让原来指向当前节点的指针，指向它的下一个节点，完成删除
        {
            p2->next = p1->next;
        }  

        free (p1);      //释放当前节点
        p1 = NULL;
        printf ("\ndelete %ld success!\n", num);
        n -= 1;         //节点总数减1个
    }
    else                //没有找到
    {
        printf ("\n%ld not been found!\n", num);
    }  

    return head;
}  

插入指定节点的后面

/*
==========================
 功能：插入指定节点的后面
  (此例中是指定学号的节点)
 返回：指向链表表头的指针
==========================
*/
struct student *Insert (struct student *head, int num, struct student *node)
{
    struct student *p1;     //p1保存当前需要检查的节点的地址
    if (head == NULL)       //（结合图示7理解）
    {
        head = node;
        node->next = NULL;
        n += 1;
        return head;
    }  

    p1 = head;
    while(p1->num != num && p1->next != NULL)  //p1指向的节点不是所要查找的，并且它不是最后一个节点，继续往下找
    {
        p1 = p1->next;       //后移一个节点
    }  

    if (p1->num==num)        //找到了（结合图示8理解）
    {
        node->next = p1->next;    //显然node的下一节点是原p1的next
        p1->next = node;     //插入后，原p1的下一节点就是要插入的node
        n += 1;         //节点总数增加1个
    }
    else
    {
        printf ("\n%ld not been found!\n", num);
    }
    return head;
}  

反序链表

/*
==========================
 功能：反序节点
  (链表的头变成链表的尾，链表的尾变成头)
 返回：指向链表表头的指针
==========================
*/  

struct student *Reverse (struct student *head)
{
    struct student *p;      //临时存储
    struct student *p1;     //存储返回结果
    struct student *p2;     //源结果节点一个一个取  

    p1 = NULL;          //开始颠倒时，已颠倒的部分为空
    p2 = head;          //p2指向链表的头节点
    while(p2 != NULL)
    {
        p = p2->next;
        p2->next = p1;
        p1 = p2;
        p2 = p;
    }
    head = p1;
    return head;
}  

对链表进行选择排序

/*
==========================
 功能：选择排序(由小到大)
 返回：指向链表表头的指针
==========================
*/
struct student *SelectSort (struct student *head)
{
    struct student *first;     //排列后有序链的表头指针
    struct student *tail;      //排列后有序链的表尾指针
    struct student *p_min;     //保留键值更小的节点的前驱节点的指针
    struct student *min;       //存储最小节点
    struct student *p;         //当前比较的节点  

    first = NULL;
    while(head != NULL)       //在链表中找键值最小的节点
    {
        //注意：这里for语句就是体现选择排序思想的地方
        for (p = head, min = head; p->next != NULL; p = p->next)  //循环遍历链表中的节点，找出此时最小的节点
        {
            if (p->next->num < min->num)     //找到一个比当前min小的节点
            {
                p_min = p;        //保存找到节点的前驱节点：显然p->next的前驱节点是p
                min = p->next;     //保存键值更小的节点
            }
        }  

        //上面for语句结束后，就要做两件事；一是把它放入有序链表中；二是根据相应的条件判断，安排它离开原来的链表  

        //第一件事
        if (first == NULL)     //如果有序链表目前还是一个空链表
        {
            first = min;        //第一次找到键值最小的节点
            tail = min;        //注意：尾指针让它指向最后的一个节点
        }
        else              //有序链表中已经有节点
        {
            tail->next = min;    //把刚找到的最小节点放到最后，即让尾指针的next指向它
            tail = min;           //尾指针也要指向它
        }  

        //第二件事
        if (min == head)            //如果找到的最小节点就是第一个节点
        {
            head = head->next;      //显然让head指向原head->next,即第二个节点，就OK
        }
        else            //如果不是第一个节点
        {
            p_min->next = min->next;  //前次最小节点的next指向当前min的next,这样就让min离开了原链表
        }
    }  

    if (first != NULL)      //循环结束得到有序链表first
    {
        tail->next = NULL;   //单向链表的最后一个节点的next应该指向NULL
    }
    head = first;
    return head;
}  

对链表进行冒泡排序

/*
==========================
 功能：冒泡排序(由小到大)
 返回：指向链表表头的指针
==========================
*/
struct student *BubbleSort (struct student *head)
{
    struct student *endpt;    //控制循环比较
    struct student *p;        //临时指针变量
    struct student *p1,*p2;  

    p1 = (struct student *) malloc (LEN);
    p1->next = head;        //注意理解：我们增加一个节点，放在第一个节点的前面，主要是为了便于比较。因为第一个节点没有前驱，我们不能交换地址
    head = p1;                 //让head指向p1节点，排序完成后，我们再把p1节点释放掉  

    for (endpt = NULL; endpt != head; endpt = p)    //结合第6点理解
    {
        for (p = p1 = head; p1->next->next != endpt; p1 = p1->next)
        {
            if (p1->next->num > p1->next->next->num)  //如果前面的节点键值比后面节点的键值大，则交换
            {
                p2 = p1->next->next;    //结合第1点理解
                p1->next->next = p2->next;   //结合第2点理解
                p2->next = p1->next;   //结合第3点理解
                p1->next = p2;     //结合第4点理解
                p = p1->next->next;   //结合第6点理解
            }
        }
    }  

    p1 = head;              //把p1的信息去掉
    head = head->next;       //让head指向排序后的第一个节点
    free (p1);          //释放p1
    p1 = NULL;          //p1置为NULL，保证不产生“野指针”，即地址不确定的指针变量  

    return head;
}  

reference:

http://blog.csdn.net/hackbuteer1/article/details/6591486/