按位序插入(带头结点)
bool InitList(LinkList& L) {
L = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));//分配一个头结点
if (L == NULL) {
return false;//内存不足,分配失败
}
L->next = NULL;//头结点之后暂时还没有节点
return true;
}
首先我们现在链表初始化函数中为链表分配一个头结点
bool ListInsert(LinkList& L, int i, int e) {//在第i个位置插入元素e(带头结点)
if (i < 1) {
return false;
}
else {
LNode* p;//指针p指向当前扫描到的结点
int j = 0;//当前p指向的是第几个结点
p = L;//L指向头结点,头结点是第0个结点(不存数据)
while (p != NULL && j < i - 1) {//循环找到第i-1个结点
p = p->next;
j++;
}
if (p == NULL) {//i值不合法
return false;
}
else {
LNode* s = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));
s->data = e;
s->next = p->next;
p->next = s;//将结点s连到p之后
return true;//插入成功
}
}
}
这段代码定义了一个名为 ListInsert
的函数,其目的是在带有头结点的单链表的第 i
个位置插入一个元素 e
。函数的返回类型是 bool
,表示插入操作是否成功。下面是函数的详细分析:
-
函数参数:
LinkList& L
:这是一个引用参数,表示链表的类型(可能是结构体指针类型),L
是链表的头指针,指向头结点。int i
:要插入元素的位置索引。由于链表带有头结点,位置索引从1开始。int e
:要插入的元素的值。
-
函数开始:
- 首先,检查
i
的值是否小于1。如果是,返回false
,因为位置索引不应该小于1。
- 首先,检查
-
初始化变量:
- 定义一个
LNode* p
指针,用于遍历链表。 - 定义一个
int j
变量,用于记录当前p
指向的是第几个结点。
- 定义一个
-
遍历链表:
- 将
p
初始化为L
,即头结点。 - 使用
while
循环遍历链表,直到p
为NULL
或者j
等于i - 1
。 - 在循环中,
p
移动到下一个结点,j
增加1。
- 将
-
检查位置合法性:
- 如果循环结束后
p
为NULL
,说明i
的值不合法(超过了链表的长度),返回false
。
- 如果循环结束后
-
插入新结点:
- 如果
p
不为NULL
,则分配一个新的结点s
。 - 将
s
的data
成员设置为e
。 - 将
s
的next
成员指向p
的下一个结点。 - 将
p
的next
成员设置为s
,这样s
结点就被插入到了p
结点之后。
- 如果
-
返回结果:
- 插入操作成功,返回
true
。
- 插入操作成功,返回
这个函数的关键点是它处理了链表的插入操作,并且考虑了链表带有头结点的情况。头结点是一个不存储数据的特殊结点,它简化了链表操作,特别是插入和删除操作,因为头结点确保了链表至少有一个结点,不会出现空链表的情况。
按位序插入(不带头结点)
bool InitList(LinkList& L) {
bool InitList(LinkList& L) {
L = NULL; // 将头指针设置为 NULL,表示链表为空
return true; // 初始化成功
}
我们在初始化函数中只将头指针指向NULL,不设置任何结点
bool ListInsert(LinkList& L, int i, int e) {
if (i < 1) {
return false;
}
if(i==1) {//插入第1个结点的操作与其他结点操作不同
LNode* s = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));
s->data = e;
s->next = L;
L = s;//头指针指向新结点
return true;
}else{
LNode* p;//指针p指向当前扫描到的结点
int j = 1;//当前p指向的是第几个结点
p = L;//L指向第1个结点(注意:不是头结点)
while (p != NULL && j < i - 1) {//循环找到第i-1个结点
p = p->next;
j++;
}
if (p == NULL) {//i值不合法
return false;
}
else {
LNode* s = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));
s->data = e;
s->next = p->next;
p->next = s;//将结点s连到p之后
return true;//插入成功
}
}
}
相比于带头结点的按位序插入,不带头结点的操作则需要对第1个结点进行特殊处理,插入、删除第1个元素时,需要更改头指针L,所以带头结点写代码比不带头结点写代码更加方便!
指定结点的后插操作
bool InsertNextNode(LNode* p, int e) {//后插操作:在p结点之后插入元素e
if (p == NULL) {
return false;
}
else {
LNode* s = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));
if (s == NULL) {//内存分配失败
return false;
}
else
{
s->data = e;//用结点s保存数据元素e
s->next = p->next;//结点s指向p的下一个结点
p->next = s;//将结点s连到p之后
return true;
}
}
}
图解:
该段函数可以直接替代ListInsert中的结点插入,部分并且时间复杂度只有O(1) 。
指定结点的前插操作
bool InsertPriorNode(LNode *p,int e){//前插操作:在p点之前插入元素e
if (p == NULL) {
return false;
}
else {
LNode* s = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));
if(s==NULL){//内存分配失败
return false;
}
else {
s->next = p->next;
p->next = s;//将新结点s连到p之后
s->data = p->data;//将p中元素复制到s中
p->data = e;//p中元素覆盖为e
return true;
}
}
}
这段函数我们创建了一个新的结点s,将其指向p的原先后驱结点,然后再将p中的data数据元素复制到s中,再将所需要插入的数据元素e复制到p的data数据中,形成了一个偷天换日的效果,并且时间复杂度只有O(1) 。
按位序删除(带头结点)
bool ListDelete(LinkList& L, int i, int& e) {
if (i < 1) {
return false;
}
else {
LNode * p;//指针p指向当前扫描到的结点
int j = 0;//当前p指向的是第几个结点
p = L;//L指向头结点,头结点是第0个结点(不存数据)
while (p != NULL && j < i - 1) {//循环找到第i-1个结点
p = p->next;
j++;
}
if (p == NULL) {//i值不合法
return false;
}
else {
if (p->next == NULL) {//第i-1个结点之后已无其他结点
return false;
}
else {
LNode* q = p->next;//令q指向被删除结点
e = q->data;//用e返回元素的值
p->next = q->next;//将*q结点从链中"断开"
free(q);//释放结点的存储空间
return true;//删除成功
}
}
}
}
由于”断开“这一部分对我来说比较抽象,所以特意引用了图解
该算法的最坏时间复杂度和平均时间复杂度为O(n),最好时间复杂度为O(1)
指定结点的删除
bool DeleteNode(LNode* p) {//删除指定结点
if (p == NULL) {
return false;
}
else {
LNode* q = p->next;//令q指向*p的后继结点
p->data = p->next->data;//和后继结点交换数据域
p->next = q->next;//将*q结点从链中"断开"
free(q);//释放后继结点的存储空间
return true;
}
}
该函数的本质其实是将q指向的p的后驱结点,然后将q的data数据复制到p结点的data数据中,然后再将q结点从链中断开,再释放q,就等于把p删除了,实际上类似于将p的后驱结点数据前移覆盖p结界的数据,再将p的后驱结点删除,形成了偷天换日的效果,但该方法有概率会遇到指向空指针的情况,比如p是最后一个结点,该方法的时间复杂度为O(1)