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1、第10章 指针,15.2 链表的相关概念 15.2 链表的操作,15.2 链表的相关概念,链表是由一个个结点顺序连接起来构成的表，称为链表。其中，结点用来存放元素信息和下一个元素的地址。链表中的元素在逻辑上相邻，在物理上不一定相邻。而数组中的元素逻辑上相邻，在物理上也一定相邻。本节主要讲解链表的基本概念和动态内存分配。,15.1 链表的相关概念,15.1.1 链表 1链表 链表是由结点连接而成，结点就表示一个元素的信息。链表就是通过地址（指针）将每个结点（元素）连接起来的表。例如，链表中的元素包括A、B、C、D，如图15.1所示。,15.1 链表的相关概念,在图15.1中，链表由4个结点构成，
2、每个结点包括两个域：数据域和指针域。数据域用来存放数据信息，指针域表示地址信息，指向下一个结点的地址。数据域存放的是A、B、C、D。在C语言中，通常用箭头表示结点之间的先后关系，一个结点的指针指向下一个相邻的元素。这样利用指针将结点连接起来的表就构成了链表。,15.1 链表的相关概念,如果要访问链表中的元素，需要先找到第一个结点，为了找到链表的第一个结点，还需要一个指针指向第一个结点，我们称这样的指针为头指针，记作head。另外，最后一个元素D的结点没有其它结点，将最后一个结点的指针域置为NULL。如图15.2所示。,15.1 链表的相关概念,2定义链表的结点 链表是由结点构成，结点包括数据域
3、和指针域。一个结点可以包括一个或多个数据域，因此，需要将结点定义为结构体类型。因为指针域是指向自身一样的结构体类型数据，如图15.2中的元素A所在结点的指针域指向元素B所在的结点，而A和B都是同一个类型。,15.1 链表的相关概念,struct student /*定义结点类型*/ char data; /*数据域*/ struct student *next; /*next是指针域，指向结构体类型struct student*/ ; 其中，指针域是一个指向struct student的结构体指针类型。我们将这种存在指针指向自己的结构体类型称为自引用类型。,15.1 链表的相关概念,如果有如下
4、的结构体类型定义： struct student int no; /*学号*/ char name20; /*姓名*/ char addr30; /*地址*/ struct student *next; /*next是指向struct student的指针*/ ;,15.1 链表的相关概念,这种结点构成的链表如图15.3所示。,15.1 链表的相关概念,15.1.2 动态存储分配 链表中的结点是动态存储分配的，而不是由系统自动分配的。动态存储分配是在使用前才进行分配内存空间，使用完毕就可以释放内存空间。内存空间的分配和释放由用户自己决定。 1。malloc函数动态内存分配函数 函数malloc
5、的主要作用是分配一块长度为size的内存空间。函数原型如下： void *malloc(unsigned int size);,15.1 链表的相关概念,函数malloc常常与运算符sizeof配合使用。例如，要分配一个大小为40的int型的内存空间，代码如下： int *p; p=(int*)malloc(sizeof(int)*40);,15.1 链表的相关概念,2。free函数动态内存释放函数 函数free的主要作用是将动态分配的内存空间释放。它的函数原型如下： void free(void *p); 其中，参数p指向要释放的内存空间。函数free没有返回值。 函数原型malloc和fr
6、ee都在头文件stdlib.h和alloc.h中定义。,15.2 链表的操作,链表的主要操作包括：创建链表、输出链表、链表的查找、链表的插入和链表的删除。 15.2.1 链表的创建 链表的创建就是将一个个结点连接在一起。创建链表的步骤如下： 动态生成结点。 输入结点的数据。 将结点连接在一起。,15.2 链表的操作,例如，要将3个字符X、Y和Z依次存放到结点中，构成一般链表。需要先定义一个结点类型，代码如下： struct node char ch; struct node *next; ListNode;,15.2 链表的操作,1将第一个字符X插入到链表中 先动态生成一个结点，用p指向该结点
7、。代码如下： p=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode); 然后将X存放到结点的数据域ch中，代码如下： p-ch=X; 让头指针head指向第一个结点，代码如下： head=p; 这样就将第一个结点的插入到链表中。,15.2 链表的操作,插入第一个结点的过程如图15.4所示。,15.2 链表的操作,2将第二个字符Y插入到链表中 动态生成一个结点，将字符Y存放到该结点中，代码如下： p=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode); p-ch=Y; 将第2个结点连接在第1个结点之后。代码如下： q-next=p; 让q指向第二个结点，即当前
8、链表的最后一个结点。代码如下： q=p;,15.2 链表的操作,插入第二个结点的过程如图15.5所示。,15.2 链表的操作,3将第三个字符Z插入到链表中 与前两步类似，先动态生成一个结点，并将字符C存放到该结点，代码如下： p=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode); p-ch=Z; 然后将q指向结点*p，代码如下： q-next=p; 因为p指向的结点是最后一个结点，所以将该结点的指针域置为NULL。代码如下： p-next=NULL;,15.2 链表的操作,插入最后一个结点的过程如图15.6所示。,15.2 链表的操作,15.2.2 链表的输出 链表的输出就
9、是将链表中的各个结点的数据依次输出。输出链表的操作非常简单，定义一个指针变量p，使其指向链表的第一个结点。然后输出p指向的结点，并让p指向下一个结点。依次类推，直到输出所有结点的元素。,15.2 链表的操作,输出链表的函数如下： void displist(struct node *h) struct node *p=h; while(p!=NULL) printf(“%4c“,p-ch); p=p-next; ,15.2 链表的操作,15.2.3 链表的查找 链表的查找操作就是在链表中查找指定值的元素，如果找到，返回该结点的指针，否则返回NULL。链表的查找操作必须从链表的头指针开始，依次与
10、结点的值进行比较。直到找到结点或到达链表的末尾，查找操作结束。,15.2 链表的操作,链表的查找操作与链表的输出操作是类似的，只是多了一个比较的过程。链表的查找操作实现如下： struct node *findnode(struct node *h,char x) struct node *p=h; while(p!=NULL ,15.2 链表的操作,15.2.4 链表的插入操作 链表的插入操作是在链表中指定位置插入一个新结点。要将一个结点插入到链表中，需要解决以下两个问题： （1）查找插入点。 （2）将新结点插入到链表中。,15.2 链表的操作,插入过程如图15.7所示。,15.2 链表的操
11、作,将新结点插入到*r之后需要两步操作，代码如下： p-next=r-next; /*将*p的指针域指向*r的下一个结点*/ r-next=p; /*将*r的指针域指向*p*/ 说明：在链表中插入新结点并不需要移动链表中的元素，只需要修改指针的指向即可。,15.2 链表的操作,15.2.5 链表的删除操作 删除链表中元素值为a的结点，操作过程如图15.8所示。,15.2 链表的操作,删除元素值为a的结点的关键代码如下： r=findnode2(h,a); /*查找要删除的结点，返回值r指向要删除结点的前一个结点*/ p=r-next; /*p指向要删除的结点*/ r-next=p-next;
12、/*删除p指向的结点，使*p脱链*/ free(p); /*释放p指向的结点的内存空间*/,15.2 链表的操作,15.2.6 链表的应用举例学生信息管理系统 【例15.2】建立一个学生信息管理系统，管理系统有一个目录菜单，包括6个选项： 1.建立学生信息链表 2.插入一名新的学生 3.从链表中删除学生 4.在链表中查找学生; 5.在链表中浏览信息; 6.退出程序结束操作 根据需要选择其中一项，来实现链表的创建、结点插入、信息查找、删除结点、浏览信息、退出功能。学生信息包括学号和姓名。,15.3 小结,使用链表有两个好处：不需要像数组一样事先分配存储单元，不必担心空间定义过小无法适应程序的需要，也不必担心定义过大造成空间浪费；在插入和删除操作过程中，不需要移动大量的元素。 链表是一种顺序存取的结构，因此，要访问链表中的某个结点，必须从头指针开始。,