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  • C语言实现链表之双向链表(十二)判断链表是否为空和获取链表长度
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    2015-11-24 17:31:13

    C语言实现链表之双向链表(十二)判断链表是否为空和获取链表长度


        上一篇文章给出了设置结点数据与获取结点数据的两个函数,本篇文章将给出判断链表是否为空和获取链表长度的函数,共两个函数。

    /*============================================================================== 
    *   操作  :检查链表是否为空
    *   操作前:pHeadNode为链表的头指针
    *   操作后:如果链表为空,则返回TRUE,否则返回FALSE
    ==============================================================================*/
    C_Bool CheckMyListEmpty(MyListNode* pHeadNode)
    {
        if(pHeadNode == NULL)
        {
            printf("The list is empty.\n");
            return TRUE;
        }
        else
        {
            printf("The list is no empty.\n");
            return FALSE;
        }
    }
    
    /*============================================================================== 
    *   操作  :获得链表的长度
    *   操作前:pHeadNode为链表的头指针
    *   操作后:返回链表的长度
    ==============================================================================*/
    int GetMyListLen(MyListNode* pHeadNode)
    {
        MyListNode* pListNodeTmp = pHeadNode;
        int iLen = 0;
    
        // 判断是否有链表输入
        if(pHeadNode == NULL)
        {
            fprintf(stderr, "There is no list.\n");
            return -1;
        }
    
        // 获得长度
        while(pListNodeTmp != NULL)
        {
            iLen++;
            pListNodeTmp = pListNodeTmp->pNextNodeAddr;
        }
        return iLen;
    }

        这两个函数比较简单,对于常见的错误处理以及布尔变量此处不再过多去说,大家一看便知。
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    Java语言中链表和双向链表

    链表是一种重要的数据结构,在程序设计中占有很重要的地位。C语言和C++语言中是用指针来实现链表结构的,由于Java语言不提供指针,所以有人认为在Java语言中不能实现链表,其实不然,Java语言比C和C++更容易实现链表结构。Java语言中的对象引用实际上是一个指针(本文中的指针均为概念上的意义,而非语言提供的数据类型),所以我们可以编写这样的类来实现链表中的结点。

    class Node

    {

    Object data;

    Node next;//指向下一个结点

    }

    将数据域定义成Object类是因为Object类是广义超类,任何类对象都可以给其赋值,增加了代码的通用性。为了使链表可以被访问还需要定义一个表头,表头必须包含指向第一个结点的指针和指向当前结点的指针。为了便于在链表尾部增加结点,还可以增加一指向链表尾部的指针,另外还可以用一个域来表示链表的大小,当调用者想得到链表的大小时,不必遍历整个链表。下图是这种链表的示意图:

    链表的数据结构

    我们可以用类List来实现链表结构,用变量Head、Tail、Length、Pointer来实现表头。存储当前结点的指针时有一定的技巧,Pointer并非存储指向当前结点的指针,而是存储指向它的前趋结点的指针,当其值为null时表示当前结点是第一个结点。那么为什么要这样做呢?这是因为当删除当前结点后仍需保证剩下的结点构成链表,如果Pointer指向当前结点,则会给操作带来很大困难。那么如何得到当前结点呢,我们定义了一个方法cursor(),返回值是指向当前结点的指针。类List还定义了一些方法来实现对链表的基本操作,通过运用这些基本操作我们可以对链表进行各种操作。例如reset()方法使第一个结点成为当前结点。insert(Object d)方法在当前结点前插入一个结点,并使其成为当前结点。remove()方法删除当前结点同时返回其内容,并使其后继结点成为当前结点,如果删除的是最后一个结点,则第一个结点变为当前结点。

    链表类List的源代码如下:

    import java.io.*;

    public class List

    {

    /*用变量来实现表头*/

    private Node Head=null;

    private Node Tail=null;

    private Node Pointer=null;

    private int Length=0;

    public void deleteAll()

    /*清空整个链表*/

    {

    Head=null;

    Tail=null;

    Pointer=null;

    Length=0;

    }

    public void reset()

    /*链表复位,使第一个结点成为当前结点*/

    {

    Pointer=null;

    }

    public boolean isEmpty()

    /*判断链表是否为空*/

    {

    return(Length==0);

    }

    public boolean isEnd()

    /*判断当前结点是否为最后一个结点*/

    {

    if(Length==0)

    throw new java.lang.NullPointerException();

    else if(Length==1)

    return true;

    else

    return(cursor()==Tail);

    }

    public Object nextNode()

    /*返回当前结点的下一个结点的值,并使其成为当前结点*/

    {

    if(Length==1)

    throw new java.util.NoSuchElementException();

    else if(Length==0)

    throw new java.lang.NullPointerException();

    else

    {

    Node temp=cursor();

    Pointer=temp;

    if(temp!=Tail)

    return(temp.next.data);

    else

    throw new java.util.NoSuchElementException();

    }

    }

    public Object currentNode()

    /*返回当前结点的值*/

    {

    Node temp=cursor();

    return temp.data;

    }

    public void insert(Object d)

    /*在当前结点前插入一个结点,并使其成为当前结点*/

    {

    Node e=new Node(d);

    if(Length==0)

    {

    Tail=e;

    Head=e;

    }

    else

    {

    Node temp=cursor();

    e.next=temp;

    if(Pointer==null)

    Head=e;

    else

    Pointer.next=e;

    }

    Length++;

    }

    public int size()

    /*返回链表的大小*/

    {

    return (Length);

    }

    public Object remove()

    /*将当前结点移出链表,下一个结点成为当前结点,如果移出的结点是最后一个结点,则第一个结点成为当前结点*/

    {

    Object temp;

    if(Length==0)

    throw new java.util.NoSuchElementException();

    else if(Length==1)

    {

    temp=Head.data;

    deleteAll();

    }

    else

    {

    Node cur=cursor();

    temp=cur.data;

    if(cur==Head)

    Head=cur.next;

    else if(cur==Tail)

    {

    Pointer.next=null;

    Tail=Pointer;

    reset();

    }

    else

    Pointer.next=cur.next;

    Length--;

    }

    return temp;

    }

    private Node cursor()

    /*返回当前结点的指针*/

    {

    if(Head==null)

    throw new java.lang.NullPointerException();

    else if(Pointer==null)

    return Head;

    else

    return Pointer.next;

    }

    public static void main(String[] args)

    /*链表的简单应用举例*/

    {

    List a=new List ();

    for(int i=1;i<=10;i++)

    a.insert(new Integer(i));

    System.out.println(a.currentNode());

    while(!a.isEnd())

    System.out.println(a.nextNode());

    a.reset();

    while(!a.isEnd())

    {

    a.remove();

    }

    a.remove();

    a.reset();

    if(a.isEmpty())

    System.out.println("There is no Node in List \n");

    System.in.println("You can press return to quit\n");

    try

    {

    System.in.read();

    //确保用户看清程序运行结果

    }

    catch(IOException e)

    {}

    }

    }

    class Node

    /*构成链表的结点定义*/

    {

    Object data;

    Node next;

    Node(Object d)

    {

    data=d;

    next=null;

    }

    }

    读者还可以根据实际需要定义新的方法来对链表进行操作。双向链表可以用类似的方法实现只是结点的类增加了一个指向前趋结点的指针。

    可以用这样的代码来实现:

    class Node

    {

    Object data;

    Node next;

    Node previous;

    Node(Object d)

    {

    data=d;

    next=null;

    previous=null;

    }

    }

    当然,双向链表基本操作的实现略有不同。链表和双向链表的实现方法,也可以用在堆栈和队列的实现中,这里就不再多写了,有兴趣的读者可以将List类的代码稍加改动即可。

    展开全文
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    Python数据结构与算法:第3-9课时:双向链表及添加元素、判断链表是否为空



    双向链表

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    后继节点,某个节点,前驱节点。



    例子:

    比如40这个节点的前驱节点就是100, 后继节点就是6
    在这里插入图片描述



    定义:

    一种更复杂的链表是“双向链表”或“双面链表”。每个节点有两个链接:一个指向前一个节点,当此节点为第一个节点时,指向空值;而另一个指向下一个节点,当此节点为最后一个节点时,指向空值。


    所需要的一些操作:

    • is_empty() 链表是否为空
    • length() 链表长度
    • travel() 遍历链表
    • add(item) 链表头部添加
    • append(item) 链表尾部添加
    • insert(pos, item) 指定位置添加
    • remove(item) 删除节点
    • search(item) 查找节点是否存在


    实现

    节点的代码:

    class Node(object):
        """双向链表节点"""
        def __init__(self, item):
            self.item = item
            self.next = None
            self.prev = None
    

    self.next 为后继节点的地址,
    prev 为前继节点的地址。



    双链列表定义的代码:

    只需要顶一个函数头就可以了,和单链列表一样。

    class DLinkList(object):
        """双向链表"""
        def __init__(self,node = None):
            self._head = node
    


    判断链表是否为空:

    def is_empty(self):
        """判断链表是否为空"""
        return self._head == None
    

    与单向链表一样。



    判断双向链表的长度:

    与单向链表一样:

    只需要从头遍历到尾就可以实现了。

    def length(self):
        """返回链表的长度"""
        cur = self._head
        count = 0
        while cur != None:
            count += 1
            cur = cur.next
        return count
    


    遍历双向链表的长度:

    也与单链列表一致:

    def travel(self):
        """遍历链表"""
        cur = self._head
        while cur != None:
            print(cur.item)
            cur = cur.next
    


    在头部插入一个节点 add:

    在这里插入图片描述
    让 之前表头self._head指向 新节点node地址。

    实现代码:

    def add(self, item):
        """头部插入元素"""
        node = Node(item)
        if self.is_empty():
            # 如果是空链表,将_head指向node
            self._head = node
        else:
            # 将node的next指向_head的头节点
            node.next = self._head
            # 将_head的头节点的prev指向node
            self._head.prev = node
            # 将_head 指向node
            self._head = node
    


    在双向链表尾部添加元素:

    实现代码:

    def append(self, item):
        """尾部插入元素"""
        node = Node(item)
        if self.is_empty():
            # 如果是空链表,将_head指向node
            self._head = node
        else:
            # 移动到链表尾部
            cur = self._head
            while cur.next != None:
                cur = cur.next
            # 将尾节点cur的next指向node
            cur.next = node
            # 将node的prev指向cur
            node.prev = cur
    


    在双向链表尾指定位置插入元素:

    有数双向链表将节点的头尾均连起来,所以只需要一个游标就可以实现了。

    实现代码:

    def insert(self, pos, item):
        """在指定位置添加节点"""
        if pos <= 0:
            self.add(item)
        elif pos > (self.length()-1):
            self.append(item)
        else:
            node = Node(item)
            cur = self._head
            count = 0
            # 移动到指定位置的前一个位置
            while count < (pos-1):
                count += 1
                cur = cur.next
            # 将node的prev指向cur
            node.next = cur
            # 将node的next指向cur的下一个节点
            node.prev = cur.prev
            # 将cur的下一个节点的prev指向node
            cur.prev.next = node
            # 将cur的next指向node
            cur.prev = node
    
    展开全文
  • 成功分配后,要将首节点的prior指针和尾节点的next指针指向NULL,这是十分关键的一步,因为这是之后用来判断空表的条件。同时,当链表为空时,要将首节点的next指向尾节点,尾节点的prior指向首节点。 2.双向链表的...
  • 循环链表与双向链表

    2021-11-28 14:34:14
    线性表的顺序存储结构(例如:数组),存储空间是连续的因此我们不用担心元素之间的逻辑关系,线性表最大优点在于可以快速的存取中任一位置的元素。 线性表顺序存储的缺点在于插入和删除操作时需要移动大量元素...

    一、前言

    线性表的顺序存储结构(例如:数组),存储空间是连续的因此我们不用担心元素之间的逻辑关系,线性表最大优点在于可以快速的存取表中任一位置的元素。
    线性表顺序存储的缺点在于插入和删除操作时需要移动大量元素时间复杂度为O(n),线性表的长度也难以适应变化较大的情况,且线性表的扩容需要重新开辟出一块满足大小需求且连续的空间,这容易造成空间碎片
    我们学习链式存储结构的单链表,单链表可以很好的解决数组的这些问题,但是访问单链表的某一位置的元素,需要遍历整个单链表,且每次都要头开始进行单方向的遍历。为了解决这些问题我们引用循环链表和双向链表。

    二、循环链表

    循环链表:将单链表中最后一个结点的指针域指向头结点(带头结点的链表)或首元结点(不带头结点的链表),使整个单链表形成一个首尾相连的环。

    循环链表带头结点的空表:
    在这里插入图片描述

    非空表:
    在这里插入图片描述
    在判断单链表是否是最后一个结点时只需要判断p->next是否为NUll,但是循环链表需要判断p->是否等于头结点,若等于则说明是最后一个结点,否则不是。

    当我们经常在链表尾部进行增查操作时,我们可以使用带尾指针的循环链表,将头指针换成尾指针指向链表最后一个结点即可。
    在这里插入图片描述

    循环链表解决约瑟夫环问题

    约瑟夫环问题: 即有n个人围成一圈每个人编号为1-n,从第k个人开始报号,报号为m的人出圈,剩余的人继续重复此过程,直至所有人都出圈,输出出圈的先后顺序。

    约瑟夫环有两大难题:

    1. 如何循环重复出圈
    2. 如歌判断循环结束而不会造成死循环

    第一个问题我们用环形的循环链表完美解决,出圈的人只需要删除此结点即可。
    解决第二个问题有三种思路

    • 带头结点的循环链表这样可以通过判断是否只剩一个头结点实现,但是每次循环要判断结点是否为头结点然后跳过头结点。这样显然是没有体现链式存储结构不连续不需要就删除的优点
    • 如果不用头结点,只是循环判断条件为p->next != null 这样最后剩余的一个结点会造成死循环。我们换一个思路,最后剩余的一个结点一定是最后出圈的,既然这样我们在循环结束之后再出圈也是可以的,那么只要最后一个结点的next是自己就说明只剩一个结点了这个时候结束循环,最后再单独让最后一个结点出圈。
    • 我们可以另外用一个变量记录圈中剩余的人数,这样在剩余人数为0时跳出循环即可。
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    typedef struct node{
    	int data;
    	struct node*next;
    }Node,*link;
    yuesefuhuan(int n,int m,int k)
    {
    	int i,count=0;
    	Node *p = NULL,*pr = NULL,*q = NULL;  //q暂存第一个节点以便后续建立循环链表 
    	for(i = 1;i <= n;i++){
    			p=(Node*)malloc(sizeof(Node));
    	if(p == NULL)
    	{
    		printf("memory out use");
    		exit(0);
    	}
    		p->data = i;
    	if(q == NULL)  //第一个节点的情况 
    	{
    		q = p;
    		pr = p;        //pr挂起整个链表 
    	}else {          //非第一个节点 
    	   pr->next = p;
    	   pr = p; 
    	        }
       }
    		p->next = q;  //链表最后一个节点指向第一个节点构成循环链表 
    	p = q;
    	for(i = 0;i < k-1;i++){         
    		p = p->next;   //p指向开始报数的节点 
    	}
          while(p != p->next){    //循环退出的条件仅剩一个节点最后另外输出否则就是死循环 
               count++;    //计数 
          if(count != m)
    	{
    		q = p;  //q指向要删除节点的前一个节点 
    		p = p->next;
    	}else {
    		count = 0;
    		 pr = p;   //pr 暂存要删除的节点,以便删除后不影响p继续循环下一个节点 
    		printf("%5d",pr->data);
    		q->next = pr->next;
    		free(pr);
    		p = p->next;	
    	}
    	
     } 
     printf("%5d",p->data);
    	
    }
    int main()
    {
    	int n,m,k;
    	printf("请输入总人数:");
    	scanf("%d",&n);
    		printf("请输入到第几个人出列:");
    	scanf("%d",&m);
    	printf("请输入从第几个人开始报数:"); 
    	scanf("%d",&k);
    	 yuesefuhuan(n,m,k);
    	return 0;
    }
    

    循环数组解法:

    #include<stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    int fun(int n, int m, int k);
    int main() {
        int n = 0, m = 0, k = 0;
         scanf("%d%d%d", &n, &m, &k);
         fun(n, m, k);
         return 0;
    }
    int fun(int n, int m, int k) {
       //动态创建数组 开辟内存 
       int *flags = (int*)malloc(sizeof(int)*n); 
        int i;
       //数组全初始化为0 
    for(  i = 0;i < n;i++ ){
    	flags[i] = 0;
    }
      int nowIndex = k - 1;                    // 当前下标
       int count = 0;                           // 计数器
      int nowLength = n;                         // 剩余人数
      while (nowLength > 0) {
            if (flags[nowIndex] == 0) {
                 count ++;
                 if (count == m) {
                       count = 0;
                       flags[nowIndex] = 1;
                       nowLength --;
                       printf("%d ", nowIndex + 1);
                      }
                 }
               nowIndex ++;
                  if (nowIndex == n) {
                  nowIndex = 0;
                  }
         }
    }
    

    三、双向链表

    双向链表:链表中每个结点有两个指针域,一个指向直接前趋,一个指向后继,构成一个双向的链表。

    //链表结点定义:
    typedef struct node{
    	int data;  //数据域
    	struct node* next;  //直接前趋
    	struct node* prior;  //直接后继
    }Node;
    

    双向链表带头结点的空表:
    在这里插入图片描述

    非空表:
    在这里插入图片描述
    删除结点操作

    	//p为待删除结点    
    	q=p->prior;
    	q->next=p->next;
    	p->next->prior=q;
    	free(p);
    

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    插入结点操作:

    p->prior = q;  //p的前驱指向q
    q->next->prior = p;   // q的直接后继结点的前驱指向p
    p->next = q->next;   //p的后继指向q的直接后继结点
    q->next = p; // q的后继指向p
    

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    双向链表的创建、遍历、删除某一个结点

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    typedef struct node{
    	int data;
    	struct node*next;
    	struct node*prior;
    }Node;
    Node*create(Node*head,int n)
    {
    	//创建头结点 
    	head=(Node*)malloc(sizeof(Node));
    	head->next=NULL;
    	head->prior=NULL;
    	head->data=0;
    	int a;
    	Node*p=NULL,*q=head;
        //初始化双向链表 
    	for(int i=0;i<n;i++)
    	{
    		//初始化新的结点 p 
    			p=(Node*)malloc(sizeof(Node));
    	    p->next=NULL;
         	p->prior=NULL;
    		scanf("%d",&a);
    		p->data=a;
    		 //移动q指针,指向最后一个结点 
    		q->next=p;
    		p->prior=q;
    		q=q->next;
    
    	 }         
          return head; 
    }
      //遍历双向链表,前后两种遍历 
    void display(Node*head)
    {
    	Node*pr = head->next,*p = NULL;
    	while(pr)
    	{
    		printf("%5d",pr->data);
    		p=pr;
    		pr=pr->next;
    	}
    	printf("\n");
    	while(p->prior)
    	{
    		printf("%5d",p->data);
    		p=p->prior;
    	} 
    	printf("\n");  
    }
     Node*del(Node*head,int num)
    {
    	Node*p=head->next,*q=NULL;
    	if(head==NULL)
    	{
    		printf("empty list\n");
    		return NULL;
    	}
    	while(p->data != num)
    	{
    		p = p->next;
    	}
    	if( p == NULL)
    	{
    		printf("not find \n");
    	}
    	//p为待删除结点    
    	q=p->prior;
    	q->next=p->next;
    	p->next->prior=q;
    	free(p);
    return head;
    }
    
    //在链表尾部加入一个结点  
    Node*add(Node*head,int num)
    {
    	Node*p=NULL,*pr=head;
    	p=(Node*)malloc(sizeof(Node));
    	if(p==NULL){
    		printf("memory out use \n");
    		return NULL;
    	}
    	p->data=num;
        //遍历得到最后一个结点 
    		while(pr->next){
    			pr=pr->next;
    		}
    		//增加一个结点 
    		pr->next=p;
    		p->prior=pr;
    		p->next=NULL;
    	return head;
    }
    int main()
    {
    	int n,m,k;
    	scanf("%d",&n);
    	Node*head=NULL;
    	head=create(head,n);
    	display(head);
    	printf("please input a delete number:\n");   //删除一个数k 
    	scanf("%d",&k);
    	head=del(head,k);
    	display(head);
    	printf("please input a add number:\n");  //增加一个数m 
    	scanf("%d",&m);
    	head=add(head,m); 
    	display(head);   
    	return 0;
    }
    

    四、总结

    1. 不管是循环链表还是双向链表本质都是线性链式存储的链表,不同的是改变链表的指针指向和数量使得链表能够更加方便进行某一场景的使用。

    2. 在解决链表问题中为了使插入和删除任何位置都能一致操作,通常会加入一个头结点,头结点不是第一个结点,头结点也称为哑结点,其数据域没有意义。当然头结点并不是必须的,只是方便操作引用的一个结点。
    3. 链表的增删操作结合图形更方便写代码和理解过程。

    参考《大话数据结构》(程杰)

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判断双向链表为空表