解析C++的线性表链式存储设计与相关的API实现

来源：本站原创|时间：2020-01-10|栏目：C语言|点击：次

基本概念
链式存储定义：
为了表示每个数据元素与其直接后继元素之间的逻辑关系，每个元素除了存储本身的信息外，还需要存储指示其直接后继的信息。

表头结点：
链表中的第一个结点，包含指向第一个数据元素的指针以及链表自身的一些信息。
数据结点：
链表中代表数据元素的结点，包含指向下一个数据元素的指针和数据元素的信息。
尾结点：
链表中的最后一个数据结点，其下一元素指针为空，表示无后继。

链表技术领域推演

链表链式存储_api实现分析：
在C语言中可以用结构体来定义链表中的指针域，链表中的表头结点也可以用结构体实现；

带头结点、位置从0的单链表；
返回链表中第3个位置处，元素的值。

LinkListNode* LinkList_Get(LinkList* list, int pos) 
{ 
 if (list == NULL || pos < 0 || pos >= LinkList_Length(list)) { 
 return NULL; 
 } 
 TLinkList *tList = NULL; 
 tList = (TLinkList *)list; 
 LinkListNode *cur = NULL; 
 cur = &(tList->header); 
 
 for (int i = 0; i < pos; ++i) { 
 cur = cur->next; 
 } 
 
 return cur->next; 
}

返回第三个位置的。
移动pos次以后，当前指针指向哪里？
答案：指向位置2，所以需要返回 ret = current->next。

备注：循环遍历时
遍历第1次，指向位置0；
遍历第2次，指向位置1；
遍历第3次，指向位置2；
遍历第n次，指向位置n-1。

删除元素：

代码实例：

linklist.h

#ifndef _MYLINKLIST_H_ 
#define _MYLINKLIST_H_ 
 
typedef void LinkList; 
 
typedef struct _tag_LinkListNode 
{ 
 struct _tag_LinkListNode* next; 
}LinkListNode; 
 
LinkList* LinkList_Create(); 
 
void LinkList_Destroy(LinkList* list); 
 
void LinkList_Clear(LinkList* list); 
 
int LinkList_Length(LinkList* list); 
 
int LinkList_Insert(LinkList* list, LinkListNode* node, int pos); 
 
LinkListNode* LinkList_Get(LinkList* list, int pos); 
 
LinkListNode* LinkList_Delete(LinkList* list, int pos); 
 
#endif

linklist.cpp

#include <iostream> 
#include <cstdio> 
#include "linklist.h" 
 
using namespace std; 
 
typedef void LinkList; 
 
typedef struct _tag_LinkList 
{ 
 LinkListNode header; 
 int length; 
}TLinkList; 
 
LinkList* LinkList_Create() 
{ 
 TLinkList *tmp = NULL; 
 
 tmp = (TLinkList *)malloc(sizeof(TLinkList)); 
 if (tmp == NULL) { 
 printf("function LinkList_Create() err.\n"); 
 return NULL; 
 } 
 memset(tmp, 0, sizeof(TLinkList)); // 初始化为空链表 
 
 return tmp; 
} 
 
void LinkList_Destroy(LinkList* list) 
{ 
 if (list == NULL) { 
 return; 
 } 
 free(list); 
 
 return; 
} 
 
void LinkList_Clear(LinkList* list) 
{ 
 if (list == NULL) { 
 return; 
 } 
 TLinkList *tList = NULL; 
 tList = (TLinkList *)list; 
 tList->header.next = NULL; 
 tList->length = 0; 
 
 return; 
} 
 
int LinkList_Length(LinkList* list) 
{ 
 if (list == NULL) { 
 return -1; 
 } 
 TLinkList *tList = NULL; 
 tList = (TLinkList *)list; 
 
 return tList->length; 
} 
 
int LinkList_Insert(LinkList* list, LinkListNode* node, int pos) 
{ 
 if (list == NULL || node == NULL || pos < 0) { 
 return -1; 
 } 
 TLinkList *tList = NULL; 
 tList = (TLinkList *)list; 
 LinkListNode *cur = NULL; 
 cur = &(tList->header); 
 
 // 对pos的容错处理，如果pos过大，改为最后面 
 if (pos > LinkList_Length(list)) { 
 pos = LinkList_Length(list); 
 } 
 
 // 移动到需要插入的位置 
 for (int i = 0; i < pos; ++i) { 
 cur = cur->next; 
 } 
 
 // 插入 
 node->next = cur->next; 
 cur->next = node; 
 
 ++tList->length; 
 
 return 0; 
} 
 
LinkListNode* LinkList_Get(LinkList* list, int pos) 
{ 
 if (list == NULL || pos < 0 || pos >= LinkList_Length(list)) { 
 return NULL; 
 } 
 TLinkList *tList = NULL; 
 tList = (TLinkList *)list; 
 LinkListNode *cur = NULL; 
 cur = &(tList->header); 
 
 for (int i = 0; i < pos; ++i) { 
 cur = cur->next; 
 } 
 
 return cur->next; 
} 
 
LinkListNode* LinkList_Delete(LinkList* list, int pos) 
{ 
 if (list == NULL || pos < 0 || pos >= LinkList_Length(list)) { 
 return NULL; 
 } 
 TLinkList *tList = NULL; 
 tList = (TLinkList *)list; 
 LinkListNode *cur = NULL; 
 cur = &(tList->header); 
 
 for (int i = 0; i < pos; ++i) { 
 cur = cur->next; 
 } 
 
 LinkListNode *ret = NULL; 
 ret = cur->next; 
 
 // 删除结点 
 cur->next = ret->next; 
 
 --tList->length; 
 
 return ret; 
}

main.cpp

#include <iostream> 
#include <cstdio> 
#include "linklist.h" 
 
using namespace std; 
 
typedef struct _Student 
{ 
 LinkListNode node; 
 char name[32]; 
 int age; 
}Student; 
 
int main() 
{ 
 Student s1, s2, s3, s4, s5, s6; 
 s1.age = 21; 
 s2.age = 22; 
 s3.age = 23; 
 s4.age = 24; 
 s5.age = 25; 
 s6.age = 26; 
 
 // 创建链表 
 Student *list = (Student *)LinkList_Create(); 
 
 // 插入结点 
 LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s1, 0); 
 LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s2, 0); 
 LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s3, 0); 
 LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s4, 0); 
 LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s5, 0); 
 LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s6, 3); 
 
 // 遍历链表 
 for (int i = 0; i < LinkList_Length(list); ++i) { 
 Student *tmp = (Student *)LinkList_Get(list, i); 
 if (tmp == NULL) { 
 return 0; 
 } 
 printf("age: %d\n", tmp->age); 
 } 
 
 // 删除链表结点 
 while (LinkList_Length(list)) { 
 Student *tmp = (Student *)LinkList_Delete(list, 0); 
 if (tmp == NULL) { 
 return 0; 
 } 
 printf("age: %d\n", tmp->age); 
 } 
 
 LinkList_Destroy(list); 
 
 return 0; 
}

优点：

无需一次性定制链表的容量；
插入和删除操作无需移动数据元素。

缺点：

数据元素必须保存后继元素的位置信息；
获取指定数据的元素操作需要顺序访问之前的元素。

工程详情：Github

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