链表是一种物理
存储单元上非连续、非顺序的
存储结构,
数据元素的逻辑顺序是通过链表中的
指针链接次序实现的。链表由一系列结点(链表中每一个元素称为结点)组成,结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分:一个是存储
数据元素的数据域,另一个是存储下一个结点地址的
指针域。 相比于
线性表
顺序结构,操作复杂。由于不必须按顺序存储,链表在插入的时候可以达到O(1)的复杂度,比另一种线性表顺序表快得多,但是查找一个节点或者访问特定编号的节点则需要O(n)的时间,而线性表和顺序表相应的时间复杂度分别是O(logn)和O(1)。
使用链表结构可以克服
数组链表需要预先知道数据大小的缺点,链表结构可以充分利用计算机内存空间,实现灵活的内存动态管理。但是链表失去了
数组随机读取的优点,同时链表由于增加了结点的
指针域,空间开销比较大。链表最明显的好处就是,常规
数组排列关联项目的方式可能不同于这些数据项目在
记忆体或
磁盘上顺序,数据的存取往往要在不同的排列顺序中转换。链表允许插入和移除表上任意位置上的
节点,但是不允许
随机存取。链表有很多种不同的类型:
单向链表,
双向链表以及
循环链表。链表可以在多种编程语言中实现。像Lisp和Scheme这样的语言的内建
数据类型中就包含了链表的存取和操作。程序语言或
面向对象语言,如C,C++和Java依靠易变工具来生成链表。
链表就是如图:
图中,第0个结点称为头结点,它存放有第一个结点的首地址,它没有数据,只是一个指针变量。以下的每个结点都分为两个域,一个是数据域,存放各种实际的数据,如学号num,姓名name,性别sex和成绩score等。另一个域为指针域,存放下一结点的首地址。链表中的每一个结点都是同一种结构类型。
例如,一个存放学生学号和成绩的结点应为以下结构:
struct stu
{ int num;
int score;
struct stu *next;
}
前两个成员项组成数据域,后一个成员项next构成指针域,它是一个指向stu类型结构的指针变量。
链表的基本操作对链表的主要操作有以下几种:
1. 建立链表;
2. 结构的查找与输出;
3. 插入一个结点;
4. 删除一个结点;
建立一个三个结点的链表,存放学生数据。为简单起见, 我们假定学生数据结构中只有学号和年龄两项。可编写一个建立链表的函数creat。程序如下:
#define NULL 0
#define TYPE struct stu
#define LEN sizeof (struct stu)
struct stu
{
int num;
int age;
struct stu *next;
};
TYPE *creat(int n)
{
struct stu *head,*pf,*pb;
int i;
for(i=0;i<n;i++)
{
pb=(TYPE*) malloc(LEN);
printf("input Number and Age\n");
scanf("%d%d",&pb->num,&pb->age);
if(i==0)
pf=head=pb;
else pf->next=pb;
pb->next=NULL;
pf=pb;
}
return(head);
}
在函数外首先用宏定义对三个符号常量作了定义。这里用 TYPE表示struct stu,用LEN表示sizeof(struct stu)主要的目的是为了在以下程序内减少书写并使阅读更加方便。结构stu定义为外部类型,程序中的各个函数均可使用该定义。
creat函数用于建立一个有n个结点的链表,它是一个指针函数,它返回的指针指向stu结构。在creat函数内定义了三个stu结构的指针变量。head为头指针,pf为指向两相邻结点的前一结点的指针变量。pb为后一结点的指针变量。
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