《大话数据结构》--线性表链式存储

链式存储

顺序存储的不足

插入和删除时需要移动大量元素。

链式存储

为了表示每个数据元素a_i 与其直接后继数据元素a_i+1之间的逻辑关系，对数据元素a_i来说**，除了存储其本身的信息之外，还需存储一个指示其直接后继的信息(即直接后继的存储位置)。我们把存储数据元素信息的域称为数据域**，把存储直接后继位置的域称为指针域。指针域中存储的信息称做指针或链。结点由存放数据元素的数据域和存放后继结点地址的指针域组成

n个结点(a的存储映像)链结成-一个链表， 即为线性表(a1, a2, .. an)的链式存储结构，因为此链表的每个结点中只包含一个指针域， 所以叫做单链表。

头指针：链表中第一个结点的存储位置

头指针和头结点的异同

头指针

• 头指针是指链表指向第一个结点的指针，若链表有头结点，则指向头结点的指针。
• 头指针具有标识作用，所以常用头指针冠以链表的名字。
• 无论链表是否为空，头指针均不为空。头指针是链表的必要元素

头结点

• 头结点是为了操作的统一和方便而创立的，放在第一元素的结点之前，数据域一般无意义。
• 有了头结点，对在第一元素结点前插入结点和删除第一结点，其操作与其他结点的操作统一
• 头结点不一定是链表的必须要素

单链表

存储结构

static class Node {    
    Integer data;    
    Node next;    
    public Node() {    }
}

单链表的读取

获取链表第i个数据的算法思路

1. 声明一个指针p指向链表的第一个结点，初始化j从1开始。
2. 当j<i时，就遍历链表，让p的指针向后移动，不断指向下一结点，j累加1.
3. 若到链表末尾p为空，说明第i个结点不存在
4. 否则查找成功，返回结点p的数据

代码

static Integer getElem(Node head, int i) throws Exception {    
    int j = 1;    
    Node p = head.next; // 声明p并指向链表的第一个结点    
    while(p != null && (j < i)) { // p不为空切计数器j还没有等于i时，循环继续        
        p = p.next;        
        ++j;    
    }    
    if(p == null || j>i) {        
        throw new Exception("第i个结点不存在");    
    }    
    return p.data;
}

单链表的插入

图示

思路

1. 声明一个结点p指向链表头结点，初始化计数器j从1开始
2. 当j<i时，就遍历链表，让p的指针向后移动，不断指向下一结点，j累加1
3. 若看到链表末尾p为空，则说明第i个结点不存在。
4. 否则查找完成，在系统中生成一个空结点s。
5. 将数据元素e赋值给s.data
6. 单链表的插入标准语句 s.next = p.next, p.next = s

代码

static void listInsert(Node head, int i, Integer elementData) throws Exception {    
    Node p = head;    
    int j = 1;    
    while(p != null && j<i) { // 寻找第i-1个结点        
        p = p.next;        
        ++j;    
    }   
    if(p == null || j > i) {        
        throw new Exception("第i个结点不存在");    
    }    
    Node s = new Node();    
    s.data = elementData;    
    s.next = p.next;    
    p.next = s;
}

单链表的删除

图示

思路

1. 声明一个结点p指向链表头指针，初始化计数器j从1开始
2. 当j<i时，就遍历链表，让p的指针向后移动，不断指向下一结点，j累加1
3. 若看到链表末尾p为空，则说明第i个结点不存在。
4. 否则查找完成，将预删除的结点p.next赋值给q。
5. 单链表的删除标准语句 p.next = q.next
6. 将q结点中的数据赋值给e，返回

代码

static Integer listDelete(Node head, int i) throws Exception {    
    Node p = head;    
    int j = 1;    
    while(p.next != null && j<i) { // 寻找第i-1个结点        
        p = p.next;        
        ++j;    
    }    
    if(p.next == null || j > i) {        
        throw new Exception("第i个结点不存在");    
    }    
    Node q = p.next;    
    p.next = q.next;    
    return q.data;
}

单链表的整表创建

思路

1. 声明一指针p和计数器变量i
2. 初始化以空链表L
3. 让L的头结点的指针指向NULL，即简历一个带头结点的单链表
4. 循环 （1）生成以新结点赋值给p。（2）随机生成一数字赋值给p的数据域p.data。（3）将p插入到头结点与前一新结点之间

代码

static void createListHead(Node head, int n) {    // 新建头结点    
    Node tail = head;    
    for (int i=0; i<n; i++) {        
        Node p = new Node();        
        p.data = new Random().nextInt(100);        
        // 将表尾结点的指针指向新创建的结点        
        tail.next = p;        
        // 将新创建的结点当做表尾结点       
        tail = p;    
    }    
    tail.next = null; // 当前链表结束
}

static void clearList (Node head) {    
    Node p = head.next;    
    Node q;    
    while(p != null) {        
        q = p.next;        
        p.next = null;        
        p = q;    
    }    
    head.next = null;
}

public static void main(String[] args) throws Exception {    Node head = new Node();    createListHead(head, 10);    System.out.println("创建");    printList(head);    System.out.println("获取元素(3)");    System.out.println(getElem(head,3));    System.out.println("插入前");    printList(head);    listInsert(head, 4, 13);    System.out.println("插入后(i=4, elementData = 13)");    printList(head);    System.out.println("删除元素(5)：" + listDelete(head, 5));    System.out.println("删除后");    printList(head);    System.out.println("清空");    clearList(head);    System.out.println("清空后");    printList(head);}

static class Node {    
    Integer data;    
    Node next;    
    Node prior;    
    public Node() {    }
}