數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(二)單鏈表及其基本操作

鏈表的特性

鏈表由節(jié)點(diǎn)構(gòu)成雁社,節(jié)點(diǎn)=數(shù)據(jù)域+指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)存地址的指針域構(gòu)成带迟。

物理上存儲(chǔ)非連續(xù)演熟,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯順序通過指針實(shí)現(xiàn)帮哈。它在循環(huán)遍歷和查找時(shí)效率不高,但插入和刪除時(shí)間復(fù)雜度可達(dá)到O(1)馅扣。

優(yōu)點(diǎn):建立時(shí)無(wú)需預(yù)先分配儲(chǔ)存空間斟赚,插入刪除時(shí)無(wú)需移動(dòng)大量數(shù)據(jù)。

單鏈表常用操作

1差油、創(chuàng)建拗军、插入和刪除

前插創(chuàng)建:malloc指針pInsert,pInsert->next指向pHead->next蓄喇;pHead->next指向pInsert

尾插創(chuàng)建:pTail用于保存鏈表尾指針发侵,初始pTail = L(L->next = NULL),循環(huán)插入新節(jié)點(diǎn):malloc新節(jié)點(diǎn)pInsert妆偏,pTail->next = pInsert刃鳄,pTail = pInsert,循環(huán)結(jié)束后pTail->next置為NULL楼眷。

在第i個(gè)節(jié)點(diǎn)插入:定義pPre前驅(qū)節(jié)點(diǎn)铲汪,循環(huán)i - 1次pPre = pPre->next后熊尉,pInsert->next = pPre->next,pPre->next =?pInsert掌腰。

刪除值為x的節(jié)點(diǎn):定義pPre前驅(qū)節(jié)點(diǎn)和pDelete要?jiǎng)h除的節(jié)點(diǎn)狰住,循環(huán)p-data != x賦值pPre = p,p = p->next齿梁,結(jié)束后前驅(qū)節(jié)點(diǎn)直接指向要?jiǎng)h除節(jié)點(diǎn)的next:pPre->next = pDelete->next

2催植、求節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)(鏈表長(zhǎng)度),復(fù)雜度O(n)

判斷pHead != NULL不是空鏈表勺择;

定義長(zhǎng)度length = 0创南、pCurrent = pHead;

while條件pCurrent != NULL省核,循環(huán)pCurrent = pCurrent->next稿辙,length++;

return length气忠。

3邻储、單鏈表反轉(zhuǎn),復(fù)雜度O(n)

判斷pHead != NULL不是空鏈表旧噪,否則直接返回原空鏈表頭指針吨娜;

定義反轉(zhuǎn)后的新鏈表頭指針pNewHead = NULL,pCurrent = pHead淘钟;

while條件pCurrent != NULL宦赠,循環(huán):pTemp存起當(dāng)前節(jié)點(diǎn)指針,當(dāng)前節(jié)點(diǎn)指針pCurrent替換成下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針pCurrent->next米母,pTemp的next指向pNewHead勾扭,pTemp賦值給pNewHead。(即铁瞒,每一次循環(huán)都是1尺借、將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)指向下一節(jié)點(diǎn);2精拟、新頭節(jié)點(diǎn)的next指向舊頭節(jié)點(diǎn);3虱歪、新鏈表的頭節(jié)點(diǎn)永遠(yuǎn)指向當(dāng)前節(jié)點(diǎn))

4蜂绎、查找倒數(shù)第K個(gè)節(jié)點(diǎn),復(fù)雜度O(n)

?原理:一前一后兩個(gè)指針笋鄙,ahead师枣,behind,ahead先走到第K個(gè)節(jié)點(diǎn)與behind造成K個(gè)節(jié)點(diǎn)的差值萧落,之后同時(shí)移動(dòng)直到ahead->next = NULL践美,返回behind即倒數(shù)第K個(gè)節(jié)點(diǎn)

同理可查找鏈表的中間節(jié)點(diǎn)(前指針走兩步洗贰,后指針走一步,得到第n/2 + 1個(gè)節(jié)點(diǎn))

5陨倡、從尾到頭打印敛滋,復(fù)雜度O(n)

原理:使用棧,后進(jìn)先出兴革。遞歸輸出pHead->next绎晃。

6、合并單鏈表杂曲,復(fù)雜度O(max(len1, len2))

類似歸并排序庶艾。

首先判斷兩鏈表都不為空;

定義合并后的鏈表的頭指針pHeadMerged = NULL擎勘,pHead1和pHead2比較后咱揍,賦值給pHeadMerged后,指向next棚饵;

定義pTemp = pHeadMerged煤裙,以p1 && p2都不為NULL為條件循環(huán),p1p2判斷后賦值給temp->next(即賦值給pHeadMerged->next)蟹地,p1p2自身指向next积暖,temp指向temp->next,temp->next指向NULL怪与;

若p1或p2其中一個(gè)為NULL夺刑,則temp->next指向p1或p2,直接接入剩余鏈表

也可以使用遞歸的解法(比較耗費(fèi)空間但更簡(jiǎn)潔更容易理解)分别。

p1p2判斷后賦值給pHeadMerged(初始為NULL)遍愿;

pHeadMerged->next = 遞歸函數(shù)(p1->next/p2->next, p2/p1)

7、判斷是否有環(huán)耘斩,復(fù)雜度O(n)

最笨的方法是每次取一個(gè)節(jié)點(diǎn)循環(huán)遍歷比較沼填,復(fù)雜度O(n2),顯然不夠優(yōu)雅

是否存在:應(yīng)使用一快一慢兩個(gè)指針pFast每次前進(jìn)兩步括授,pSlow每次前進(jìn)一步坞笙,相遇(pFast == pSlow)即有環(huán)。

環(huán)長(zhǎng)度:第一次相遇開始計(jì)數(shù)荚虚,第二次相遇結(jié)束時(shí)即環(huán)的長(zhǎng)度薛夜。ps:總長(zhǎng)度 = 環(huán)長(zhǎng)度+頭指針到環(huán)入口的距離。

環(huán)入口:定理版述,碰撞點(diǎn)到連接點(diǎn)的距離 = 頭指針到連接點(diǎn)的距離梯澜。分別從碰撞點(diǎn)和頭指針開始走,相遇即連接點(diǎn)渴析。

8晚伙、判斷兩單鏈表是否相交吮龄,復(fù)雜度O(len1+len2)

原理:相交的單鏈表尾節(jié)點(diǎn)相同,遍歷第一個(gè)鏈表咆疗,保存尾指針漓帚,遍歷第二個(gè)判斷是否尾指針相同,空間復(fù)雜度O(1)民傻。

求相交的第一個(gè)節(jié)點(diǎn):先將長(zhǎng)的鏈表遍歷到len1- len2的節(jié)點(diǎn)胰默,此時(shí),兩鏈表到第一節(jié)點(diǎn)距離相等漓踢,然后一起開始遍歷牵署,直到兩個(gè)節(jié)點(diǎn)地址相同即為第一個(gè)相交的節(jié)點(diǎn)。

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