解析C++的线性表链式存储设计与相关的API实现

摘要：基本概念链式存储定义：为了表示每个数据元素与其直接后继元素之间的逻辑关系，每个元素除了存储本身的信息外，还需要存储指示其直接后继的信息。表头...

基本概念

链式存储定义：

为了表示每个数据元素与其直接后继元素之间的逻辑关系，每个元素除了存储本身的信息外，还需要存储指示其直接后继的信息。

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表头结点：

链表中的第一个结点，包含指向第一个数据元素的指针以及链表自身的一些信息。

数据结点：

链表中代表数据元素的结点，包含指向下一个数据元素的指针和数据元素的信息。

尾结点：

链表中的最后一个数据结点，其下一元素指针为空，表示无后继。

链表技术领域推演

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链表链式存储_api实现分析：

在C语言中可以用结构体来定义链表中的指针域，链表中的表头结点也可以用结构体实现；

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带头结点、位置从0的单链表；

返回链表中第3个位置处，元素的值。

LinkListNode* LinkList_Get(LinkList* list, int pos) { if (list == NULL || pos < 0 || pos >= LinkList_Length(list)) { return NULL; } TLinkList *tList = NULL; tList = (TLinkList *)list; LinkListNode *cur = NULL; cur = &(tList->header); for (int i = 0; i < pos; ++i) { cur = cur->next; } return cur->next; }

返回第三个位置的。

移动pos次以后，当前指针指向哪里？

答案：指向位置2，所以需要返回 ret = current->next。

备注：循环遍历时

遍历第1次，指向位置0；

遍历第2次，指向位置1；

遍历第3次，指向位置2；

遍历第n次，指向位置n-1。

删除元素：

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代码实例：

linklist.h

#ifndef _MYLINKLIST_H_ #define _MYLINKLIST_H_ typedef void LinkList; typedef struct _tag_LinkListNode { struct _tag_LinkListNode* next; }LinkListNode; LinkList* LinkList_Create(); void LinkList_Destroy(LinkList* list); void LinkList_Clear(LinkList* list); int LinkList_Length(LinkList* list); int LinkList_Insert(LinkList* list, LinkListNode* node, int pos); LinkListNode* LinkList_Get(LinkList* list, int pos); LinkListNode* LinkList_Delete(LinkList* list, int pos); #endif

linklist.cpp

#include <iostream> #include <cstdio> #include "linklist.h" using namespace std; typedef void LinkList; typedef struct _tag_LinkList { LinkListNode header; int length; }TLinkList; LinkList* LinkList_Create() { TLinkList *tmp = NULL; tmp = (TLinkList *)malloc(sizeof(TLinkList)); if (tmp == NULL) { printf("function LinkList_Create() err.n"); return NULL; } memset(tmp, 0, sizeof(TLinkList)); // 初始化为空链表 return tmp; } void LinkList_Destroy(LinkList* list) { if (list == NULL) { return; } free(list); return; } void LinkList_Clear(LinkList* list) { if (list == NULL) { return; } TLinkList *tList = NULL; tList = (TLinkList *)list; tList->header.next = NULL; tList->length = 0; return; } int LinkList_Length(LinkList* list) { if (list == NULL) { return -1; } TLinkList *tList = NULL; tList = (TLinkList *)list; return tList->length; } int LinkList_Insert(LinkList* list, LinkListNode* node, int pos) { if (list == NULL || node == NULL || pos < 0) { return -1; } TLinkList *tList = NULL; tList = (TLinkList *)list; LinkListNode *cur = NULL; cur = &(tList->header); // 对pos的容错处理，如果pos过大，改为最后面 if (pos > LinkList_Length(list)) { pos = LinkList_Length(list); } // 移动到需要插入的位置 for (int i = 0; i < pos; ++i) { cur = cur->next; } // 插入 node->next = cur->next; cur->next = node; ++tList->length; return 0; } LinkListNode* LinkList_Get(LinkList* list, int pos) { if (list == NULL || pos < 0 || pos >= LinkList_Length(list)) { return NULL; } TLinkList *tList = NULL; tList = (TLinkList *)list; LinkListNode *cur = NULL; cur = &(tList->header); for (int i = 0; i < pos; ++i) { cur = cur->next; } return cur->next; } LinkListNode* LinkList_Delete(LinkList* list, int pos) { if (list == NULL || pos < 0 || pos >= LinkList_Length(list)) { return NULL; } TLinkList *tList = NULL; tList = (TLinkList *)list; LinkListNode *cur = NULL; cur = &(tList->header); for (int i = 0; i < pos; ++i) { cur = cur->next; } LinkListNode *ret = NULL; ret = cur->next; // 删除结点 cur->next = ret->next; --tList->length; return ret; }

main.cpp

#include <iostream> #include <cstdio> #include "linklist.h" using namespace std; typedef struct _Student { LinkListNode node; char name[32]; int age; }Student; int main() { Student s1, s2, s3, s4, s5, s6; s1.age = 21; s2.age = 22; s3.age = 23; s4.age = 24; s5.age = 25; s6.age = 26; // 创建链表 Student *list = (Student *)LinkList_Create(); // 插入结点 LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s1, 0); LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s2, 0); LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s3, 0); LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s4, 0); LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s5, 0); LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s6, 3); // 遍历链表 for (int i = 0; i < LinkList_Length(list); ++i) { Student *tmp = (Student *)LinkList_Get(list, i); if (tmp == NULL) { return 0; } printf("age: %dn", tmp->age); } // 删除链表结点 while (LinkList_Length(list)) { Student *tmp = (Student *)LinkList_Delete(list, 0); if (tmp == NULL) { return 0; } printf("age: %dn", tmp->age); } LinkList_Destroy(list); return 0; }

优点：

无需一次性定制链表的容量；插入和删除操作无需移动数据元素。

缺点：

数据元素必须保存后继元素的位置信息；获取指定数据的元素操作需要顺序访问之前的元素。

工程详情：Github

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