C语言基础完结篇：链表（钥匙扣）的构建使用及特点

星落化尘 2023-12-03 22:29:08

加精

这一篇博客算是基础C语言的完结篇啦！！！

这学期的所有内容都包括在这啦，文件操作没讲到就直接看mooc的讲解吧，对你们这学期的结课设计可能关系比较大和pta关系不大

1. 链表和数组的区别和选择

数组大家应该都比较熟悉，我就不过多介绍了，不清楚的同学可以去看看我之前写的博客

链表：顾名思义，是把数据套在一起的一个表，可以理解成数据是一个个锁链中的一截，下面在讲细致的

1.1 区别

在开始之前，我们打个比方先：

数组：300格中的一行，从 1 写到 20 每个数据占一个格子，总共20个，并且在这一行的上面一行写上下标

链表：我们在这里比作钥匙扣上的那个环有20个，每个颜色不一样，这样一个接一个的扣在一起，分别代表1-20

1.1.1 删除元素

数组：如果我们要把300格第5个格子位置删除一个数据，那我们改起来是不是要把第5格往后的数据全部涂掉，全部往前挪一格

链表：我们想把第 5 个钥匙环拿下来，只需要数到第 5 个扣子把他拿下来，然后把第 4 个扣子和第 6 个扣子扣起来就可以了

总结：那么有生活常识（没有的去把这些材料买了玩一下！）的各位应该可以很明显的感觉到操作链表的时候是更方便的

上面的是数组，

下面的钥匙扣是链表，简单理解成

小人是 1

中间的环（可以买20个颜色不一样的环来玩）是 2

右边的带子是 3

插入元素的操作是一样的，我就不多说了，大伙想一想就ok了

1.1.2 查询元素

一样是查询第 5 个元素

数组：因为我们在这行的上方写了下标，所以我们只需要看下标就可以快速的发现，第五个元素是下标为 4 的 5

链表：因为我们没有下标，所以要一个个的往下面数，数到第五个环，才能知道他是什么颜色的

不要杠：第五个环可以轻松的看出来，但是如果是第 114514 个环呢，虽然数组也不能是很找，但是你看到 110000 在哪里就能很快速的找到

总结：找数据的话看起来是数组更方便

修改数据是一样的

1.1.3 总结

数组的查询和修改相较于链表是有明显优势的

链表的插入和删除相较于数组是有明显优势的

那么我们应该用链表还是数组呢？

当然是具体场景具体分析啦，删除和插入多的话用链表，查询和修改多的话用数组

但是大部分情况下数组还是有很明显的优势~~（大部分？全部！）~~

平常为什么数组用的多大家应该也清楚吧~~（链表代码难写呀！）~~

那么我们为什么要学链表呢？~~（为了应付考试！为了完成作业！）~~

2. 链表的基本用法

2.1 构建链表

有四个基础的用法，头插法，尾插法，带头的头插法，带头的尾插法

四个写法在应对不同的题目时都是有一定作用的，而且学会一个，其他几个只要看过代码就能基本掌握啦！！！

下面的举例偏向于面向对象编程，去理解编程，是今后很经常遇到的概念，你们下学期学Java就知道啦

下面的举例中！！！！！！！！！！最重要的！！！！！所有的系扣子的时间忽略不计！！！！！！！！！

比如：系两个扣子的时间 = 系一个扣子的时间 = 0

2.1.1 头插法

有钥匙扣或者有锁链的同学可以拿出来玩玩，我们这边依旧是先理解数据是怎么插进去的

代码：

//我们继续用给钥匙扣涂颜色的例子

List HeadCreate(void)
{
	ring x; // 数据类型,C语言没有这个类型哦，我随便写的！
	List p;
	List head;    //定义一个头节点，也是最后返回的节点
	head = NULL;    
	scanf("%d", &x);    //获取想要涂的颜色

	while (x != -1) {    //我们暂且把 -1 当成没有颜色
        //malloc函数，这个我在指针那篇博客讲过，不知道去看一下指针的内容，很重要！！！
		p = (List)malloc(sizeof(struct Node));    
		p->data = x;    //给钥匙扣上色
        //这个if语句理解为我们只有一个钥匙扣的时候，我们要记住那个扣子是什么样的
		if (head == NULL) {	// 若第一次创建节点，则将该点设置为头节点
			head = p;
			p->Next = NULL;    //因为我们现在只有一个扣子，所以他上面没有扣别的东西
		} else { // 若不是第一次创建节点，则直接将新节点接到链表头

            //-------钥匙扣原理---------
            //我们已经有一个或多个环了,那么我们新的环要和旧的环打结起来
            //我们怎么获得旧的环，我们刚刚不是已经标记了吗？在 if 那句！
            
            //-------钥匙扣举例---------（第二个环）
            //我们拿第二个环举个例子，我们手上是第二个环，桌子上是第一个环         
            //那么我们把手上的环和桌上的扣起来，并且把我们手上的环记住，并且放在桌子上

            //-------钥匙扣举例---------（第三个环）
            //我们手上是第三个环，桌子上是第二个环和第一个环        
            //那么我们把第三的环和桌上的第二个环扣起来，并且把我们第三个环记住，并且放在桌子上

            //-------代码实现---------
			p->Next = head;
			head = p;
		}
		scanf("%d", &x);    //拿下一个环和颜色
	}
    //返回我们最后记住的那个环，让他作为第一个环
	return head;
}

数据： red blue yellew green purple

链表：purple green yellew blue red

看这个结果应该就能知道头插法是可以让数据完成倒序的排序过程

2.1.2 带头头插法

原理和上面是一样的，但是这次我们更换一下道具，换成 5 个环加 1 个带子

数据： red blue yellew green purple

链表：band purple green yellew blue red

代码：

//这边再假设一下，这一步可以有，也可以没有
//如果我们data是int类型的话我们可以把头节点拿来记录插入数据量
//就比如我们在带子上扣一个环，在带子上用 “正” 字计数法计数



List HeadCreate(void)
{
	ring x;
	List p;
	List head;    //声明带子
	head = (List)malloc(sizeof(struct Node));    //带子是真实存在的，所以要创建一下
	head->Next = NULL;    //现在只有带子
	head->data = 0;    //正字现在0比
	scanf("%d", &x);

	while (x != -1) {
		p = (List)malloc(sizeof(struct Node));    //生成一个环
		p->data = x;    //给他上色
        
        //当第一个环时，这个p->next = null
        //但是第二个环的时候，这个p->next = 第一个环
        //但是第三个环的时候，这个p->next = 第二个环，第二个环->next = 第一个环
        //以此类推
        //这个步骤是第一个系扣子的动作，目的是把原本的环卸下来，装到新环上

		p->Next = head->Next;    

        //这个步骤是第二个系扣子的动作，目的是把新环和带子扣在一起

		head->Next = p;    //带子上系一个环

        
		head->data++;    //写正
		
		scanf("%d", &x);
	}
	return head;
}

2.1.3 尾插法

其实就是正序的读入和输出

数据： red blue yellew green purple

链表：red blue yellew green purple

代码：

List TailCreate(void)
{
	ring x;
	List p;
	List head;    //头节点
	List rear;    //尾节点
	head = NULL;    //只用于返回结果，且就是第一个环
	rear = NULL;
	scanf(%d, &x);

	while (x != -1) {
		p = (List)malloc(sizeof(struct Node));    //创建这个环
		p->data = x;    //上色
		if (head == NULL) { // 创建链表的第一个节点
			head = p;    //自己记住第一个环！
			rear = p;    //再找个人记住这个环！
			p->Next = NULL;    //这个环没有任何连接
		} else {
			rear->Next = p;    //读入第二个环时，让第一个环和他扣起来
			rear = p;    //并且让第二个环成为最后的那个环
		}
		scanf("%d", &x);
	}
	rear->Next = NULL; //因为我们刚刚是没有初始化的，所以给上，写在循环里执行次数太多了，浪费
	return head;
}

2.1.4 带头尾插法

原理和上面是一样的，但是这次我们更换一下道具，换成 5 个环加 1 个带子

数据： red blue yellew green purple

链表：band red blue yellew green purple

代码：

List TailCreate(void)
{
	ring x; 
	List p;
	List head; // 头节点
	List rear; // 尾节点
	head = (List)malloc(sizeof(struct Node));    //创建带子
    head->data = 0;
	head->Next = NULL;    //带子下面没有环
	rear = head; // 链表为空，头和尾指向同一个位置
	scanf("%d", &x);

	while (x != -1) {
		p = (List)malloc(sizeof(struct Node));    //创建环
		p->data = x;    
		rear->Next = p;    //第一次进来，就是头节点，第二次进来就是第一个环
        head->data++;    //记录数量
		rear = p;    //变成刚获得的环
	}
	rear->Next = NULL; // 链表建立结束后将最后一个节点指向 NULL
	return head;
}

2.1.5 总结

不难看出，带头节点的尾插法代码是最简单的，且也是最经常用到的，当然不是因为他的代码简单，而是因为他的泛用性比较强

2.2基本的使用

其实我们这大学四年离不开这么四个字：增删改查，你们大二上学期的数据库也是张庆老师教的，好好学哦！非常重要！

那么我们直接讲这四个方法吧，当然还是用钥匙扣的例子，且所有的例子都是有带子的（含头节点尾插法生成的链表）

2.2.1 插入操作

例子：插入第三个环

旧链表：band red blue brown yellew green purple

新链表：band red blue green purple

代码：

//NULL代表没找到
//x从1开始

List insert(List head, int x,ring y)
{
    x--;    //我们找的是插入节点的前一个节点
	List p = head;
    if(head->data + < x) return NULL;    //插入太远了
    while(x--){
        p = p->next;
    }
    List q = (List)malloc(sizeof(List));
    q->data = ring;
    q->next = p->next;
    p->next = q;
    //其实不返回也行，因为不影响，正常时返回bool类型
    return head;
}

2.2.2 删除操作

例子：取下第三个环

旧链表：band red blue yellew green purple

新链表：band red blue green purple

代码：

//NULL代表没找到
//x从1开始

List delete(List head, int x)
{
    x--;    //我们找的是删除节点的前一个节点
	List p = head;
    int cnt = 0;
    if(head->data < x) return NULL;
    while(x--){
        p = p->next;
    }
    p->next = p->next->next;
    //其实不返回也行，因为不影响，正常时返回bool类型
    return head;
}

2.2.3 更新操作

例子：取下第三个环，换上棕色的环

旧链表：band red blue yellew green purple

新链表：band red blue brown green purple

代码：

//NULL代表没找到
//x从1开始

//其实更新有很多种写法

//我这里的写法算是把黄色的环直接用颜料涂成棕色
//还有一种写法是把黄色的环卸下来，然后再把棕色的环放上去（类似先删除，再插入）

List modify(List head, int x, ring y)
{
	List p = head;
    int cnt = 0;
    if(head->data < x) return NULL;
    while(x--){
        p = p->next;
    }
    p->data = y;
    //其实不返回也行，因为不影响，正常时返回bool类型
    return head;
}

2.2.4 查询操作

例子：取下第三个环，换上棕色的环

旧链表：band red blue yellew green purple

新链表：band red blue yellow green purple

代码：

//NULL代表没找到
//x从1开始

//查第几个，也可以用这个方法遍历链表

ring search(List head, int x)
{
	List p = head;
    int cnt = 0;
    if(head->data < x) return NULL;
    while(x--){
        p = p->next;
    }
    return p->data;
}



//查环ring

List search(List head, ring x)
{
	List p = head;
    while(p!=NULL){
        p = p->next;
        if(p->data == x) return p;
    }
    return NULL;
}