单链表的实现

单链表存储结构

带头结点的单链表，方面对链表统一的操作；不带头结点的链表首结点和非首结点的处理要区分。
单链表通过一个指向头结点或首结点的结点指针LinkList来管理链表。

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

基本操作

1.初始化

void InitList(LinkList& L) {
	L = (LinkList)malloc(sizeof(LNode)); // 产生头结点，L指向此头结点
	if (!L) exit(-1);
	L->next = NULL;		// 指针域为空，空链表
}

2.销毁

释放包括头结点在内的所有结点，只剩一个空指针LinkList。

void DestroyList(LinkList& L) {
	LinkList p=L;
	while (L) {
		p=L->next;
		free(L);
		L = p;
	}
}

3.清空

释放头结点外所有结点，保留头结点。

void ClearList(LinkList& L) {
	LinkList p = L->next;
	while (p) {
		LinkList q = p->next;
		free(p);
		p = q;
	}
	L->next = NULL;
}

4.为空
头结点后为空。

bool ListEmpty(LinkList L) {
	if (L->next)
		return false;
	else
		return true;
}

5.长度

int ListLength(LinkList L) {
	int n = 0;
	LinkList p = L->next;	//首结点
	while (p) {
		++n;
		p = p->next;
	}
	return n;
}

6.获取元素

当第i个元素存在时，其值赋给e；

bool GetElem(LinkList L, int i, ElemType& e) 
{ 
	int j = 1;  // j为计数器
	LinkList p = L->next;	 // p指向首结点
	while (p && j < i)	// 向后查找，直到p指向第i个元素或p为空
	{
		p = p->next;
		j++;
	}
	if (!p || j > i)	 // 第i个元素不存在
		return false;
	e = p->data;	 // 取第i个元素
	return true;
}

7.定位元素

compare()是数据元素判定函数(满足为1，否则为0)，返回L中第1个与e满足关系compare()的数据元素的位序；若这样的数据元素不存在，则返回值为0

int LocateElem(LinkList L, ElemType e, bool(*compare)(ElemType, ElemType))
{ 
	int i = 0;
	LinkList p = L->next;	//首结点
	while (p)
	{
		i++;
		if (compare(p->data, e)) // 找到这样的数据元素
			return i;
		p = p->next;
	}
	return 0;
}

8.前驱

若cur_e是L的数据元素，且不是第一个，则用pre_e返回它的前驱，返回true；否则操作失败，pre_e无定义，返回false

bool PriorElem(LinkList L, ElemType cur_e, ElemType& pre_e)
{ 
	LinkList q, p = L->next;	 // p指向首结点
	while (p->next)	// p所指结点有后继
	{
		q = p->next;	// q为p的后继
		if (q->data == cur_e)	//如果q的元素满足则返回前驱元素
		{
			pre_e = p->data;
			return true;
		}
		p = q;	// p向后移
	}
	return false;
}

9.后继

若cur_e是L的数据元素，且不是最后一个，则用next_e返回它的后继，返回true;否则操作失败，next_e无定义，返回false

bool NextElem(LinkList L, ElemType cur_e, ElemType& next_e)
{ 
	LinkList p = L->next;	// p指向首结点
	while (p->next)	 // p所指结点有后继
	{
		if (p->data == cur_e)	//p元素满足则返回后继元素
		{
			next_e = p->next->data;
			return true;
		}
		p = p->next;
	}
	return false;
}

10.插入

第i个位置之前插入元素e

bool ListInsert(LinkList& L, int i, ElemType val) {
	LinkList p = L;
	int j = 0;
	while (j < i-1 && p) {	// 寻找第i-1个结点
		++j;
		p = p->next;
	}
	if (!p || j > i-1)	// i小于1或者大于表长
		return false;
	LinkList tmp = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));	 // 生成新结点
	if (!tmp)	exit(-1);
	tmp->data = val;
	tmp->next = p->next;
	p->next = tmp;
	return true;
}

11.删除

删除第i个元素，并由e返回其值

bool ListDelete(LinkList L, int i, ElemType& val) {
	LinkList p = L;
	int j = 0;
	while (p->next && j < i-1) {	  // 寻找第i个结点，并令p指向其前驱
		p = p->next;
		++j;
	}
	if (!p || j > i - 1)	return false;	 // 删除位置不合理
	LinkList tmp = p->next;		// 删除并释放结点
	val = tmp->data;
	p->next = tmp->next;
	free(tmp);
	return true;
}

12.遍历

void ListTraverse(LinkList L, void(*vi)(ElemType)) {
	LinkList p = L->next;
	while (p) {
		vi(p->data);
		p = p->next;
	}
	printf("\n");
}

测试函数

int main() {
	ElemType e;
	LinkList L;
	InitList(L);	//初始化
	for (int j = 1; j <= 5; j++)
		ListInsert(L, 1, j);	//插入
	printf("在L的表头依次插入1～5后：L=");
	ListTraverse(L, visit); 
	printf("L是否空：i=%d(1:是 0:否)\n", ListEmpty(L));
	ClearList(L);
	printf("清空L后：L=");
	ListTraverse(L, visit);
	printf("L是否空：i=%d(1:是 0:否)\n", ListEmpty(L));
	for (int j = 1; j <= 10; j++)	//插入
		ListInsert(L, j, j);
	printf("在L的表尾依次插入1～10后：L=");
	ListTraverse(L, visit);

	if (GetElem(L, 5, e))	//获取元素
		printf("第5个元素的值为%d\n", e);
	else
		printf("没有第5个元素\n");
	if (GetElem(L, 13, e))
		printf("第13个元素的值为%d\n", e);
	else
		printf("没有第13个元素\n");


	if (e = LocateElem(L, 8, compare))	//定位元素
		printf("元素8的位置为%d\n", e);
	else
		printf("没有值为8的元素\n");
	if (e = LocateElem(L, 11, compare))
		printf("元素11的位置为%d\n", e);
	else
		printf("没有值为11的元素\n");
	
	if (PriorElem(L, 10, e))	//前驱
		printf("元素10的前驱为%d\n", e);
	else
		printf("元素10无前驱\n");
	if (NextElem(L, 10, e))
		printf("元素10的后继为%d\n", e);
	else
		printf("元素10无后继\n");

	if (PriorElem(L, 1, e))		//后继
		printf("元素1的前驱为%d\n", e);
	else
		printf("元素1无前驱\n");
	if (NextElem(L, 1, e))
		printf("元素1的后继为%d\n", e);
	else
		printf("元素1无后继\n");

	ListTraverse(L, visit);
	printf("表长为%d\n", ListLength(L));
	if (ListDelete(L, 3, e))	//删除
		printf("删除第3个元素成功，其值为%d\n", e);
	else
		printf("删除第3个元素失败\n");

	printf("依次输出L的元素：");
	ListTraverse(L, visit);
	DestroyList(L);
	printf("销毁L后：L=%u\n", L);
	return 0;
}

测试结果