4.链表算法

链表算法、双链表算法、循环链表算法

1.链表算法

链表是一系列数据结构，通过链接连接在一起。

链接列表是包含项目的一系列链接。每个链接都包含与另一个链接的连接。链表是数组后第二常用的数据结构。以下是理解链表的概念的重要术语。

• 链接 - 链接列表的每个链接都可以存储称为元素的数据。
• Next - 链接列表的每个链接都包含指向下一个名为Next的链接的链接。
• LinkedList - 链接列表包含指向名为First的第一个链接的连接链接。

链表清单表示

链表可以显示为节点链，其中每个节点指向下一个节点。

根据以上说明，以下是要考虑的重点。

• 链接列表包含一个名为first的链接元素。
• 每个链路都带有一个数据字段和一个名为next的链接字段。
• 每个链接使用其下一个链接与其下一个链接链接。
• 最后一个链接带有一个null链接以标记列表的结尾。

链表的类型

以下是各种类型的链表。

• 简单链接列表 - 项目导航仅向前。
• 双向链接列表 - 可以向前和向后导航项目。
• 循环链接列表 - 最后一项包含第一个元素的链接作为下一个，第一个元素具有前一个元素的链接。

基本操作

以下是列表支持的基本操作。

• 插入 - 在列表的开头添加元素。
• 删除 - 删除列表开头的元素。
• 显示 - 显示完整列表。
• 搜索 - 使用给定键搜索元素。
• 删除 - 使用给定键删除元素。

插入操作

在链表中添加新节点是一个以上的步骤活动。我们将在这里用图表来学习。首先，使用相同的结构创建一个节点，并找到它必须插入的位置。

想象一下，我们在 A (LeftNode)和 C (RightNode)之间插入节点 B (NewNode)。然后将B.next指向C

NewNode.next −> RightNode;

看起来应该是这样的 -

现在，左侧的下一个节点应指向新节点。

LeftNode.next −> NewNode;

这将把新节点放在两者的中间。新列表应如下所示 -

如果在列表的开头插入节点，则应采取类似的步骤。在末尾插入时，列表的倒数第二个节点应指向新节点，新节点将指向NULL。

删除操作

删除也是一个不止一步的过程。我们将学习图画表达。首先，使用搜索算法找到要删除的目标节点。

现在，目标节点的左(前)节点应指向目标节点的下一个节点

LeftNode.next −> TargetNode.next;

这将删除指向目标节点的链接。现在，使用以下代码，我们将删除目标节点指向的内容。

TargetNode.next −> NULL;

我们需要使用已删除的节点。我们可以将其保留在内存中，否则我们可以简单地释放内存并完全擦除目标节点。

反向操作

这项操作是彻底的。我们需要让头节点指向最后一个节点并反转整个链表。

首先，我们遍历列表的末尾。它应该指向NULL。现在，我们将指出它的前一个节点 -

我们必须确保最后一个节点不是丢失的节点。所以我们将有一些临时节点，它看起来像指向最后一个节点的头节点。现在，我们将使所有左侧节点逐个指向它们之前的节点。

除了头节点指向的节点(第一个节点)之外，所有节点都应指向它们的前任，使它们成为新的后继节点。第一个节点将指向NULL。

我们将使用temp节点使头节点指向新的第一个节点。

2.双链表算法

双向链接列表是链接列表的变体，与单链接列表相比，可以以两种方式轻松地向前和向后导航。以下是理解双向链表概念的重要术语。

• 链接 - 链接列表的每个链接都可以存储称为元素的数据。
• Next - 链接列表的每个链接都包含指向下一个名为Next的链接的链接。
• 上一页 - 链表的每个链接都包含一个名为Prev的上一个链接的链接。
• LinkedList - 链接列表包含指向名为First的第一个链接和名为Last的最后一个链接的连接链接。

双重链表清单表示

根据以上说明，以下是要考虑的重点。

• 双链表包含一个名为first和last的链接元素。
• 每个链路都带有一个数据字段和两个名为next和prev的链接字段。
• 每个链接使用其下一个链接与其下一个链接链接。
• 每个链接使用其先前的链接与其先前的链接链接。
• 最后一个链接带有一个null链接以标记列表的结尾。

基本操作

以下是列表支持的基本操作。

• 插入 - 在列表的开头添加元素。
• 删除 - 删除列表开头的元素。
• Insert Last - 在列表末尾添加元素。
• 最后 删除 - 从列表末尾删除元素。
• Insert After - 在列表项 之后 添加元素。
• 删除 - 使用键从列表中删除元素。
• 显示转发 - 以转发方式显示完整列表。
• 向后 显示 - 以向后方式显示完整列表。

插入操作

下面的代码演示了双向链表开头的插入操作。

实例

//insert link at the first location
void insertFirst(int key, int data) {
    
    

   //create a link
   struct node *link = (struct node*) malloc(sizeof(struct node));
   link->key = key;
   link->data = data;

   if(isEmpty()) {
    
    
      //make it the last link
      last = link;
   } else {
    
    
      //update first prev link
      head->prev = link;
   }

   //point it to old first link
   link->next = head;

   //point first to new first link
   head = link;
}

删除操作

下面的代码演示了双向链表开头的删除操作。

实例

//delete first item
struct node* deleteFirst() {
    
    

   //save reference to first link
   struct node *tempLink = head;

   //if only one link
   if(head->next == NULL) {
    
    
      last = NULL;
   } else {
    
    
      head->next->prev = NULL;
   }

   head = head->next;

   //return the deleted link
   return tempLink;
}

在操作结束时插入

下面的代码演示了双向链表的最后一个位置的插入操作。

实例

//insert link at the last location
void insertLast(int key, int data) {
    
    

   //create a link
   struct node *link = (struct node*) malloc(sizeof(struct node));
   link->key = key;
   link->data = data;

   if(isEmpty()) {
    
    
      //make it the last link
      last = link;
   } else {
    
    
      //make link a new last link
      last->next = link;     

      //mark old last node as prev of new link
      link->prev = last;
   }

   //point last to new last node
   last = link;
}

3.循环链表算法

圆形链接列表是链接列表的变体，其中第一个元素指向最后一个元素，最后一个元素指向第一个元素。单链表和双链表都可以制成循环链表。

单链表作为通函

在单链表中，最后一个节点的下一个指针指向第一个节点。

双重挂钩清单为通函

在双向链表中，最后一个节点的下一个指针指向第一个节点，第一个节点的前一个指针指向最后一个节点，在两个方向上形成圆形。

根据以上说明，以下是要考虑的重点。

• 最后一个链接的下一个链接指向列表的第一个链接，无论是单链还是双链表。
• 在双链表的情况下，第一个链接的前一个指向列表的最后一个。

基本操作

以下是循环列表支持的重要操作。

• insert - 在列表的开头插入一个元素。
• delete - 从列表的开头删除元素。
• display - 显示列表。

插入操作

下面的代码演示了基于单个链表的循环链表中的插入操作。

实例

//insert link at the first location
void insertFirst(int key, int data) {
    
    
   //create a link
   struct node *link = (struct node*) malloc(sizeof(struct node));
   link->key = key;
   link->data= data;

   if (isEmpty()) {
    
    
      head = link;
      head->next = head;
   } else {
    
    
      //point it to old first node
      link->next = head;

      //point first to new first node
      head = link;
   }   
}

删除操作

下面的代码演示了基于单个链表的循环链表中的删除操作。

//delete first item
struct node * deleteFirst() {
    
    
   //save reference to first link
   struct node *tempLink = head;

   if(head->next == head) {
    
      
      head = NULL;
      return tempLink;
   }     

   //mark next to first link as first
   head = head->next;

   //return the deleted link
   return tempLink;
}

显示列表操作

以下代码演示了循环链表中的显示列表操作。

//display the list
void printList() {
    
    
   struct node *ptr = head;
   printf("\n[ ");

   //start from the beginning
   if(head != NULL) {
    
    
      while(ptr->next != ptr) {
    
         
         printf("(%d,%d) ",ptr->key,ptr->data);
         ptr = ptr->next;
      }
   }

   printf(" ]");
}