(C语言)单链表的链式实现(数据结构二)

1.数据类型定义

在代码中为了清楚的表示一些错误和函数运行状态，我们预先定义一些变量来表示这些状态。在head.h头文件中有如下定义：

//定义数据结构中要用到的一些变量和类型
#ifndef HEAD_H
#define HEAD_H

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <stdlib.h>

#define TRUE  1
#define FALSE 0
#define OK    1
#define ERROR  0
#define INFEASIBLE -1
#define OVERFLOW   -2    //分配内存出错

typedef int  Status;     //函数返回值类型
typedef int  ElemType;   //用户定义的数据类型

#endif

2.单链表数据结构实现

为了实现单链表，我们定义结构体 LNode，具体代码如下：

typedef struct LNode{
	ElemType data;
	struct LNode *next;
}LNode,*LinkList;

3.链表方法摘要

Status InitList(LinearList & L);    //初始化链表

Status DestroyList(LinearList &L);   //销毁链表

Status ClearList(LinearList &L);     //清空链表

Status ListEmpty(LinearList L);      //链表是否为空

Status ListLength(LinearList L);     //链表长度

Status GetElem(LinearList L,int i,ElemType &e);  //获得链表第i位置的长度，返回给e

Status LocateElem(LinearList L,ElemType e,Status(*comp)(ElemType,ElemType)); //链表中满足comp条件的数据的位置

Status PriorElem(LinearList L,ElemType cur_e,ElemType &per_e)  // cur_e的前一个数据

Status NextElem(LinearList L,ElemType cur_e,ElemType &next_e);  //cur_e的后一个数据

Status ListInsert(LinearList &L,int i,ElemType e);    //在第i个位置插入e

Status ListDelete(LinearList &L,int i,ElemType &e);   //删除第i位置数据，并给e

Status Union(LinearList &La,LinearList Lb);     //La=la并Lb

Status MergeList(LinearList La,LinearList Lb,LinearList &Lc);  //La和Lb从小到大排序后给Lc

4.单链表顺序实现

在LinkList.h文件中实现单链表的方法，具体代码如下：

#ifndef LINKLIST_H
#define LINKLIST_H
#include "head.h"

typedef struct LNode{
	ElemType data;
	struct LNode *next;
}LNode,*LinkList;

Status equal(int a,int b){
	return a==b;
}

Status InitList(LinkList &L){
	L=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));
	if (!L) return OVERFLOW;
	L->data=-1;
	L->next=NULL;
	return OK;
}
Status DestroyList(LinkList &L){
	LinkList q=L;
	while(q!=NULL){
		LinkList p=q;
		q=q->next;
		free(p);
		p=NULL;
	}
	return OK;
};

Status ClearList(LinkList &L){
	DestroyList(L);
	InitList(L);
	return OK;
}
Status ListEmpty(LinkList &L){
	return L->next==NULL;
}
int  ListLength(LinkList L){
	int i=0;
	LinkList pt;
	pt=L->next;
	while(pt){
		i++;
		pt=pt->next;
	}
	return i;
}

Status GetElem(LinkList L,int i,ElemType &e){
	if(i<1||i>ListLength(L)) return ERROR;
	int n=1;
	LinkList pt;
	pt=L;
	while(n<=i&&pt){
		pt=pt->next;
		++n;
	}
	e=pt->data;
	return OK;
}

Status LocateElem(LinkList L,ElemType e,Status(*comp)(ElemType,ElemType)){
	int i=1;
	for (;i<=ListLength(L);i++)
	{
		ElemType e1;
		GetElem(L,i,e1);
		if (comp(e,e1))
			break;
	}
	if (i>ListLength(L))
	{
		return 0;
	}
	return i;
}

Status PriorElem(LinkList L,ElemType cur_e,ElemType &per_e){
	int i=LocateElem(L,cur_e,equal);
	if (i<=1) return ERROR;
	GetElem(L,i-1,per_e);
	return OK;
}

Status NextElem(LinkList L,ElemType cur_e,ElemType &next_e){
	int i=LocateElem(L,cur_e,equal);
	if ( i==0 || i==ListLength(L)) return ERROR;
	GetElem(L,i+1,next_e);
	return OK;
}

Status ListInsert(LinkList &L,int i,ElemType e){
	if(i<1||i>ListLength(L)+1) return ERROR;
	LinkList pt=L;
	for (int n=1;n<i;n++)
	{
		pt=pt->next;
	}
	LinkList q=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));
	q->data=e;
	q->next=pt->next;
	pt->next=q;
	return OK;
}


Status ListDelete(LinkList &L,int i,ElemType &e){
	LinkList pt;
	pt=L;
	int n=1;
	while(n<=i-1&&pt){
		pt=pt->next;
		++n;
	}
	if(!pt||n>i) return ERROR;
	LinkList q;
	q=pt->next;
	pt->next=q->next;
	e=q->data;
	free(q);
	q=NULL;
	return OK;
}


Status Union(LinkList &La,LinkList Lb){
	int la_l=ListLength(La);
	int lb_l=ListLength(Lb);
	for (int i=1;i<=lb_l;i++)
	{
		ElemType e=0;
		GetElem(Lb,i,e);
		if(!LocateElem(La,e,equal)){
			int l=ListLength(La);
			ListInsert(La,++l,e);
		}
	}
	return OK;
}

Status MergeList(LinkList La,LinkList Lb,LinkList &Lc){
	int La_l=ListLength(La);
	int Lb_l=ListLength(Lb);
	InitList(Lc);
	int i=1,j=1,k=1;
	while(i<=La_l&&j<=Lb_l){
		ElemType La_e,Lb_e;
		GetElem(La,i,La_e);
		GetElem(Lb,j,Lb_e);
		if (La_e<=Lb_e)
		{
			ListInsert(Lc,k++,La_e);
			i++;
		}else{
			ListInsert(Lc,k++,Lb_e);
			j++;
		}
	}
	while(i<=La_l){
		ElemType La_e;
		GetElem(La,i,La_e);
		ListInsert(Lc,k++,La_e);
		i++;
	}
	while(j<=Lb_l){
		ElemType Lb_e;
		GetElem(Lb,j,Lb_e);
		ListInsert(Lc,k++,Lb_e);
		j++;
	}
	return OK;
}

#endif

5.单链表测试

#include "LinkList.h"

void main(){
	LinkList L;
	InitList(L);                //初始化链表
	for (int i=1;i<10;i++)
		ListInsert(L,i,i);   //向链表中插入数据

	printf("\n链表L中数据：");
	for(int i=1;i<=ListLength(L);i++){
		ElemType e;
		GetElem(L,i,e);
		printf("%d->",e);
	}
	printf("end");

	ElemType e;
	ListDelete(L,5,e);             //删除第5位置数据
	printf("\n删除第5位置数据为：%d",e);


	PriorElem(L,6,e);               //前一个数据
	printf("\n6的前一个数据：%d",e);

	NextElem(L,6,e);                 //后一个数据
	printf("\n6的后一个数据：%d",e);	


	printf("\n链表中数据：");
	for(int i=1;i<=ListLength(L);i++){
		ElemType e;
		GetElem(L,i,e);
		printf("%d->",e);
	}
	printf("end\n");


	LinkList Lb;
	LinkList Lc;
	InitList(Lb);
	for(int i=1;i<10;i++)
		ListInsert(Lb,i,i+5);

	printf("\n链表Lb中数据：");
	for(int i=1;i<=ListLength(Lb);i++){
		ElemType e;
		GetElem(Lb,i,e);
		printf("%d->",e);
	}
	printf("end\n");

	Union(L,Lb);    //L=L并Lb

	printf("\n链表L中数据：");
	for(int i=1;i<=ListLength(L);i++){
		ElemType e;
		GetElem(L,i,e);
		printf("%d->",e);
	}
	printf("end");

	MergeList(L,Lb,Lc);    //测试MergeList()


	printf("\n链表Lc中数据：");
	for(int i=1;i<=ListLength(Lc);i++){
		ElemType e;
		GetElem(Lc,i,e);
		printf("%d->",e);
	}
	printf("end\n");

}

6.测试结果

链表L中数据：1->2->3->4->5->6->7->8->9->end
删除第5位置数据为：5
6的前一个数据：4
6的后一个数据：7
链表中数据：1->2->3->4->6->7->8->9->end

链表Lb中数据：6->7->8->9->10->11->12->13->14->end

链表L中数据：1->2->3->4->6->7->8->9->10->11->12->13->14->end
链表Lc中数据：1->2->3->4->6->6->7->7->8->8->9->9->10->10->11->11->12->12->13->13->14->14->end