C语言_17 链表

简介: 链表

14.2.1 可变数组的缺陷

每次长大,都可能会重新申请新的内存空间。

  1. 每次都要拷贝,很花时间
  2. 每次都是在之前的内存结尾申请空间,不断往后排,所以最后其实我们不需要那么多内存空间,但我们的内存空间不够了。
  3. 如果我们每次都只申请一块block大的内存,把他们链起来,不需要拷贝了节约时间,也可以充分利用给内存的每一块。

14.2.2 链表

在这里插入图片描述
实际上的解决方法是每一块都分为两部分,前一块是数据,后一块是指针,指向下一块。然后还需要指向开头的head,以及结尾不指向任何东西(NULL)。这就是链表(linked-list)。每个块就是结点。

typedef struct _node{
    int value;
    struct _node *next;
}Node;

第一个例子:像可变数组一样,不停读入数字直到-1为止。
这件事回想起来,从平均数就开始做了。一开始我们不需要记录每一个数,只需要求平均数即可。后来讲到数组,需要输出比平均数大的数,就需要记录输入的每一个数,用到数组了。不过数组大小需要用户事先告诉我们。但现在是不知道会读入多少个数。

do{
    scanf("%d",&number);
    if(number!=-1)//add to linked-list
}while(number!=-1);

首先我们需要有head开头的指针。一开始head指针是NULL,不停往后挂结点

Node *head=NULL;
Node *p=(Node*)malloc(sizeof(Node));
p->value=number;
p->next=NULL;
//find the last, attach
Node *last=head;
if(last)//判断head是否为空
{
    while(last->next)last=last->next;
    last->next=p;
}else head=p;//即:p就是第一个结点
    

14.2.3 链表的函数

上面的这些操作(把新的结点挂到上一个结尾)尝试拿出来单独写成一个add函数。
函数的参数应该有什么?head头指针,以及每次要传入的数据data。

错误的方案1
void add(Node *head,int number);
每次新定义一个临时结点p,p->last=number,p->next=NULL;然后我们把这个结点挂在链表的末尾。
有两种情况:1、p是链表的第一个元素,即head=NULL,那直接令head=p完事。
2、p不是第一个元素,我们现在只知道链表头是head,我们要先找到last链表的结尾结点,然后把p挂在结尾。

last=head;
while(last->next)last=last->next;//找到结尾last结点
last->next=p;

但是head=p是有问题的,head的值并没有得到修改。如果想不通,可以阅读作者的另一篇文章,里面有写作者自己的一些理解。
如果我们把head放在外面作为一个全局变量?不好,在全局变量时讲过,不要用head做全局变量。因为add只能对这个链表的head起作用,如果程序中出现其他链表,不能再做操作。
方案2:如果add函数返回指针,然后return 理想的head指针,在函数中令head=add函数呢?不错。
方案3:传给add的参数不再是head,而是head的地址。我们知道通过指针可以直接修改该地址中的值。
在这里插入图片描述
方案4:我们定义一个结构list,其中包含*head。在原函数中定义list,list.head=NULL;然后把list的指针&list传入add函数,add的参数是list的指针,在函数中就可以对list->head进行修改。

方案4的好处在于我们用自己定义的list结构来代表整个链表。除了定义的这个head,还可以有tail指向结尾,这样每次last不用遍历整个链表才能找到结尾;等等。
这里讲的比较细,是因为链表的放入东西、插入东西都是比较简单的。对于工程化的东西,我们要深究。

14.2.4 链表的搜索

输出链表中读到的所有东西

node *p;
for(p=list.head;p;p=p->next)printf("%d\t",p->value);//遍历

则这一段可以单独拿出来写作函数,称之为print,参数为list的指针。
可见for循环不一定非要是++。
然后进一步,我们希望能实现搜索的功能:输入一个数字,在链表中寻找这个数字,如果找到了就将其删除。

for(p=list.head;p;p=p->next)
{
    if(p->value==number)printf("找到了!");
}

14.2.5 链表的删除

删除某个值,我们要做两件事。
第一,前面的指针指向他后面的值。
第二,free it.
也就是说,如果前面的指针是q,我们要删除的部分指针是p,则要q=p,p=p->next。
在这里插入图片描述

怎么考虑到边界情况?
一个很重要的思想
判断出现在arrow箭头左边的指针变量是否是NULL。如图中for循环内出现了p->next,p->value,q->next.因为在for循环中判断了p会不会是空指针,所以p->是安全的。但是q->next就不安全了,没有判断q是否是NULL。
也就是说当要删除的节点p是第一个时,q=NULL,这就是边界情况。这时可以让head等于所指的next。
在这里插入图片描述
最后别忘记free(p).

14.2.6 链表的清除

所有节点都是malloc出来的,所以最后都要清除干净。
可以这样做:令p=head,q=p->next
每次free(p),p=q把最开头的清除,直到p=NULL时就清除完成了。

for(p=head;p;p=q)
{
    q=p->next;
    free(p);
}

链表这里只是简单地介绍了一下。在之后的数据结构等还会深入研究。这门课就到这里~

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