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单链表的查找与长度计算

article 2024/9/27 17:22:20

注：本文只探讨"带头结点"的情况(查找思路类似循环找到第i-1 个结点的代码)

一.按位查找：

1.代码演示：

版本一：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h> 


//定义单链表结点类型
typedef struct LNode  
{
    int data; //每个结点存放一个数据元素
    struct LNode *next; //指针指向下一个结点      
}LNode,*LinkList;


//初始化一个单链表(带头结点)
bool InitList(LinkList &L)
{
    L = (LNode *)malloc( sizeof(LNode) ); //分配一个头结点
    if(L==NULL) //代表内存不足，分配失败-->意味着带头结点的单链表无法创建 
    {
        return false;
    }
    else
    {
        L -> next = NULL; //头结点之后暂时还没有节点，所以指向NULL
        return true; 
    } 
} 


//判断单链表是否为空(带头结点)
bool Empty(LinkList L)
{
    if(L->next==NULL) //头结点之后如果指向NULL,代表没有数据 
    {
        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
} 


//按位查找，返回第i个元素(带头结点即第0个结点)
LNode * GetElem(LinkList L,int i)
{
    if(i<0)
    {
        return NULL;
    }
    LNode *p; //指针p指向当前扫描到的结点 
    int j=0; //当前p指向的是第几个结点：j为0代表头结点 
    p=L; //L指向头结点，头结点是第0个结点(不存数据)
    while(p!=NULL && j<i) //循环找到第i个结点 
    {
        p = p->next;
        j++;
    }  
    return p; 
} 
 

int main()
{
    //声明一个指向单链表的指针
    LinkList L;
    //初始化一个空表
    InitList(L); 
    return 0;
}

版本二：王道书版本

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h> 


//定义单链表结点类型
typedef struct LNode  
{
    int data; //每个结点存放一个数据元素
    struct LNode *next; //指针指向下一个结点      
}LNode,*LinkList;


//初始化一个单链表(带头结点)
bool InitList(LinkList &L)
{
    L = (LNode *)malloc( sizeof(LNode) ); //分配一个头结点
    if(L==NULL) //代表内存不足，分配失败-->意味着带头结点的单链表无法创建 
    {
        return false;
    }
    else
    {
        L -> next = NULL; //头结点之后暂时还没有节点，所以指向NULL
        return true; 
    } 
} 


//判断单链表是否为空(带头结点)
bool Empty(LinkList L)
{
    if(L->next==NULL) //头结点之后如果指向NULL,代表没有数据 
    {
        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
} 


//按位查找，返回第i个元素(带头结点即第0个结点)
LNode * GetElem(LinkList L,int i)
{
    int j=1; //代表p结点刚开始指向第一个结点(不是头结点) 
    LNode *p=L->next;
    if(i==0)
    {
        return L; //返回头结点 
    }
    if(i<1)
    {
        return NULL;
    }
    while(p!=NULL && j<i) //循环找到第i个结点 
    {
        p = p->next;
        j++;
    }  
    return p; 
} 
 

int main()
{
    //声明一个指向单链表的指针
    LinkList L;
    //初始化一个空表
    InitList(L); 
    return 0;
}

2.返回第0个元素即头结点：

3.返回的结点大于链表的长度：

while循环进行到第5次时p指向NULL，不满足下一次循环条件，跳出while循环，此时返回的p为NULL：代表查找失败

最终可知当i值不合法时即i为负数或者i值大于链表长度时最终都返回NULL，因此只需要判断返回结果是否为NULL即可

得知是否查找成功。

4.返回的结点在链表内：

a.计算时间复杂度需要要查找的元素在合法范围内。

b.平均时间复杂度是指此次输入的i值它取的合法范围内的任何一个数字的概率都等可能的情况，

具体的算法和顺序表的按位查找的分析方法一样。

5.封装：

案例一：GetElem用来获取第i个结点，传入参数i-1即可找到第i-1个结点

案例二：后插操作的加入

右下角的InsertNextNode函数中需要一个if(p==NULL)进行是否为空指针的判断，因为如果传入GetElem函数的i值不合法即i-1也不合法，会导致p为NULL即空指针：

二.按值查找：

1.代码演示：

按值查找操作只能从第一个结点开始循环依次向后查找：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h> 


//定义单链表结点类型
typedef struct LNode  
{
    int data; //每个结点存放一个数据元素
    struct LNode *next; //指针指向下一个结点      
}LNode,*LinkList;


//初始化一个单链表(带头结点)
bool InitList(LinkList &L)
{
    L = (LNode *)malloc( sizeof(LNode) ); //分配一个头结点
    if(L==NULL) //代表内存不足，分配失败-->意味着带头结点的单链表无法创建 
    {
        return false;
    }
    else
    {
        L -> next = NULL; //头结点之后暂时还没有节点，所以指向NULL
        return true; 
    } 
} 


//判断单链表是否为空(带头结点)
bool Empty(LinkList L)
{
    if(L->next==NULL) //头结点之后如果指向NULL,代表没有数据 
    {
        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
} 


//按值查找，找到数据域等于e的结点
LNode * LocateElem(LinkList L,int e)
{
    LNode *p= L->next; //L代表头结点,L->next就是第一个节点，此时p就是第一个结点 
    //从第一个结点开始查找数据域为e的结点(头结点不存数据,所以不从头结点开始)
    while(p != NULL && p->data != e)
    {
        p = p->next;
    }
    //找到后返回该节点指针，否则返回NULL
    return p; 
} 
 

int main()
{
    //声明一个指向单链表的指针
    LinkList L;
    //初始化一个空表
    InitList(L); 
    return 0;
}

平均时间复杂度为O(n)。