代码改变世界

链表各种操作总结(个人笔记)

2013-02-19 16:20  littlelion  阅读(4654)  评论(0编辑  收藏

最简单的操作无非是以下几点:create  search  insert  delete

1.创建一个列表并且遍历它,打印出各节点的值

struct node{
    int data;
    node* next;
};
node* init_node(int value)
{
    node* head = new node();
    head->data = value;
    head->next = NULL;
    return head;
}
void create_list(node* head,int value)
{
    node* current_node = head;
    node* new_node = init_node(value);
    while(current_node->next!=NULL)
    {
        current_node = current_node->next;
    }
    current_node->next = new_node;
}

node* init_list(int* arr,int len)
{
    node* head = init_node(0);
    for(int i=0;i<len;i++)
    {
        create_list(head,arr[i]);
    }
    return head;
}
void list_traversal(node* head)
{
    node* current_node = head;
    while(current_node->next!=NULL)
    {
        current_node = current_node->next;
        cout<<current_node->data<<" ";
    }
}

关于初始化过程,不要放在main函数中进行。

2.查找一个结点

void search_node(node* head,int value)
{
    node* current_node = head;
    while(current_node->data!=value && current_node->next!=NULL){
        current_node = current_node->next;
    }
    if(current_node->data==value){
        cout<<endl<<"search node data is "<<current_node->data<<endl;
    }else{
        cout<<endl<<value<<" is not in the list"<<endl;
    }
}

3.插入结点

当插入一个结点时,可以选择插入到当前结点的前面或者后面。

void insert_node_beforeVar(node* head,int var,int value)
{
    node* current_node = head;
    node* pre_node;
    node* new_node = init_node(value);
    while(current_node->data!=var && current_node->next!=NULL){
        pre_node = current_node;
        current_node = current_node->next;
    }
    if(current_node->data==var){
        pre_node->next = new_node;
        new_node->next = current_node;
    }
}

void insert_node_behindVar(node* head,int var,int value)
{
    node* current_node = head;
    node* new_node = init_node(value);
    while(current_node->data!=var && current_node->next!=NULL){
        current_node = current_node->next;
    }
    if(current_node->data==var){
        node* next_node = current_node->next;
        current_node->next = new_node;
        new_node->next = next_node;
    }
}

4.删除一个结点

void delete_node(node* head,int value)
{
    node* current_node = head;
    node* pre_node; 
    while(current_node->data!=value && current_node->next!=NULL){
        pre_node = current_node;
        current_node = current_node->next;
    }
    if(current_node->data==value){
        node* next_node = current_node->next; //删除结点导致链表断开,因此要保存下一个结点
        pre_node->next = next_node;
        delete(current_node);
    }
}

下面总结下关于链表的各种算法,都是在平时做题时遇到的,参考了网上很多DS的杰作,在此感谢各位DS。

1.递归实现单链表逆置

tips:

(1)逆置不是指将原有链表逆序打印,逆置破坏了原有链表的结构;

(2)既然需要用递归实现,那首先要明白递归的本质。

  我在接触递归时,常常纠结与递归的实现过程,根本没有理解递归的本质,我现在觉得,递归只需要关注以下几点:

  • 算法是否可以用递归实现。感觉递归类似于循环,条件允许范围内一直做某事;
  • 递归时,函数做了哪些操作
  • 递归的终止条件

关于递归时入栈出栈说明就不长篇大论了。

node* list_reverse(node* head)
{
    if(head==NULL || head->next==NULL)
    return head;
  //每次函数执行时带来的next_node都依次入栈
  //最后栈顶保存的是原链表的最后一个结点 node
* next_node = list_reverse(head->next); head->next->next = head; head->next = NULL; return next_node; }

2.判断两个链表是否相交

思路:如果两个链表相交了,那么交点肯定在最后一个结点,因此问题转化为求链表最后一个结点。

各自求显得麻烦,可以先判断链表的长度,len1 和 len2,长的链表先走 | len1 - len2 |步,然后开始同时走。

int length_list(node* head)
{
    int count=0;
    node* current_node = head;
    if(current_node==NULL)
        return 0;
    else if(current_node->next==NULL)
        return 1;
    else{
        while(current_node->next!=NULL){
            count++;
            current_node = current_node->next;
        }
    }
    return count;
}

void intersection_twoLists(node* head1,node* head2)
{
    if(head1==NULL || head2==NULL)
    return;
    else{
        int length1 = length_list(head1);
        int length2 = length_list(head2);
        int step;
        if(length1 >= length2){
            step = length1 - length2;
            for(int i=1;i<=step;i++){
                head1 = head1->next;
            }
        }else{
            step = length2 - length1;
            for(int i=1;i<=step;i++){
                head2 = head2->next;
            }
        }
        while(head1->next!=NULL && head2->next!=NULL){
            head1 = head1->next;
            head2 = head2->next;
        }
        if(head1->data == head2->data){
            cout<<"intersection";
        }else{
            cout<<"not intersection";
        }
    }
}

3.判断链表是否有环

(1)最简单的一种情况就是链表最后一个结点指向了head,如果最后一个结点指向了null,则没有环路,否则会一直绕圈圈。

void loop_list_VersionFirst(node* head)
{
    node* current_node = head;
    while(current_node->next!=NULL){
        current_node = current_node->next;
    }
    if(current_node->next==head){
        cout<<"has loop"<<endl;
    }else{
        cout<<"no loop"<<endl;
    }
}

(2)链表并非从一开始就进入环路,而是从中间某一结点开始

  • 想法1:最笨的方法就是将current_node与之前的结点比较,如果发现曾经出现过,那么就存在环路。但这种方法需要将之前遍历过的结点全部保存下来,然后依次与当前结点进行比较,很麻烦。
  • 想法2:p1->next , p2->next->next

假设链表有n个结点,未进入环路的结点有k个,则存在于环路中的结点为(n-k)个

现假设p1 p2都已经进入了环路,那么在t时刻,

p1->(v*t+1)%(n-k) 

p2->(2*v*t+1)%(n-k)

如果存在环路,则 (v*t+1)%(n-k) = (2*v*t+1)%(n-k)  在t 时刻,p1和p2相遇

bool hasLoop_list(node* head)
{
    bool loop = false;
    node* p1 = head;
    node* p2 = head;
    if(p1==NULL || p1->next==NULL || p1->next->next==NULL)
        return false;
    else{
        while(p2->next!=NULL){
            p1 = p1->next;
            p2 = p2->next->next;
        }
        if(p1 == p2)
            loop = true;
    }
    return loop;
}

4.求链表的倒数第k个结点

这道题目可以转化为求正数第(n-k)个结点

int node_countFromEnd(node* head,int k)
{
    int step = length_list(head)-k;
    //cout<<length_list(head);
    //cout<<"step is "<<step;
    node* current_node_k = head;
    for(int i=0;i<step;i++){
        current_node_k = current_node_k->next;
    }
    return current_node_k->data;
}

 5.单链表排序

如果直接对链表的元素进行排序,那就需要交换指针,这样会很麻烦,其实是我不擅于操作指针罢了,那么对于一个菜鸟来说,最方便的就是将链表中的元素放到数组中,然后再对数组中元素进行快排。但这样需要另外开辟空间。

首先附上快排的代码:

int middle_PathQucik(int* arr,int start_index,int end_index)
{
    int i = start_index-1;
    int flag = arr[end_index];
    for(int j=start_index;j<end_index;j++){
        if(arr[j]<flag){
            i+=1;
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }
    int temp = arr[i+1];
    arr[i+1] = arr[end_index];
    arr[end_index] = temp;
    return i+1;
}
void quick_sort(int* arr,int start_index,int end_index)
{
    if(start_index>=end_index)
    return;
    int middle = middle_PathQucik(arr,start_index,end_index);
    quick_sort(arr,start_index,middle-1);
    quick_sort(arr,middle+1,end_index);
}

我们仅需要做的就是将链表中元素放到数组中,然后数组再形成新的有序链表。

void list_sort(node* head)
{
    node* current_node = head;
    int length_arr = length_list(head);
    int arr[length_arr];
    for(int i=0;i<length_arr;i++){
        current_node = current_node->next;
        arr[i] = current_node->data;
    }
    quick_sort(arr,0,length_arr-1);
    node* new_head = init_list(arr,length_arr);
    list_traversal(new_head);
}

 6.合并两个有序链表

这道题目就相当于把一个结点插入有序链表,时间复杂度为O(length1)+O(length2)

把一个结点插入有序链表的代码如下:

void elementInsertOrderList(node* head,int value)
{
    node* current_node = head;
    node* pre_node;
    node* insert_node = init_node(value);
    while(current_node->next!=NULL){
        pre_node = current_node;
        current_node = current_node->next;
    }
    if(current_node->data>=value){
        pre_node->next = insert_node;
        insert_node->next = current_node;
    }else{
        current_node->next=insert_node;
    }
    list_traversal(head);
    cout<<endl;
}

有了上述代码,合并两个有序链表就变得非常简单了。

void mergeTwoOrderLists(node* head1,node* head2)
{
    node* current_node = head2;
    int length2 = length_list(head2);
    for(int i=0;i<length2;i++){
        current_node = current_node->next;
        elementInsertOrderList(head1,current_node->data);
    }
}

 6.删除当前current_node

与正常删除链表结点不同,这道题未提供头指针,所以比较有意思。

给出《编程之美》上的答案:

void delete_currentnode(node* current_node){
    node* next_node = current_node->next;
    current_node->data = next_node->data;
    current_node->next = next_node->next;
    delete(next_node);
}

由于只知道current_node,它之前的结点无法得知,所以无法用pre_node->next = current_node->next;

但是可以用current_node->next = current_node->next->next;delete current_node->next

 换个思路,柳暗花明。