单链表的存储与操作
数据结构实验报告--单链表
数据结构实验报告--单链表数据结构实验报告--单链表1.引言1.1 研究目的本实验旨在通过实践的方式，深入了解单链表的数据结构以及相关操作，提升对数据结构的理解和应用能力。
1.2 实验内容本实验主要包括以下几个方面的内容：●单链表的基本定义和实现●单链表的插入、删除、遍历操作●单链表的逆置操作●单链表的查找和修改操作2.理论基础2.1 单链表的定义单链表是一种常见的线性数据结构，它由一系列的节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。
2.2 单链表的基本操作①单链表的插入操作在单链表中，可以通过插入操作在指定位置插入一个新节点，该操作主要包括以下步骤：●创建一个新的节点，并为其赋值●将新节点的next指针指向插入位置的后一个节点●将插入位置的前一个节点的next指针指向新节点②单链表的删除操作在单链表中，可以通过删除操作删除指定位置的节点，该操作主要包括以下步骤：●将删除位置的前一个节点的next指针指向删除位置的后一个节点●释放删除节点的内存③单链表的遍历操作单链表的遍历操作主要是依次访问链表中的每一个节点，并执行相应的操作。
④单链表的逆置操作单链表的逆置操作可以将一个单链表中的节点顺序进行颠倒。
⑤单链表的查找操作在单链表中，可以通过查找操作找到指定值的节点。
⑥单链表的修改操作在单链表中，可以通过修改操作修改指定位置的节点的值。
3.实验过程3.1 实验环境本次实验使用C语言进行编程，需要先安装相应的编程环境，如gcc编译器。
3.2 实验步骤①单链表的创建和初始化首先创建一个空链表，并初始化链表的头指针。
②单链表的插入操作按照需求，在链表的指定位置插入一个新节点。
③单链表的删除操作按照需求，删除链表中的指定位置的节点。
④单链表的遍历操作依次访问链表中的每一个节点，并输出其值。
⑤单链表的逆置操作将单链表中的节点顺序进行逆置。
⑥单链表的查找操作按照需求，在链表中查找指定值的节点。
3.2.7 单链表的修改操作按照需求，修改链表中指定位置的节点的值。
PTA7-4单链表基本操作
PTA7-4单链表基本操作7-4 单链表基本操作请编写程序实现单链表插⼊、删除结点等基本算法。
给定⼀个单链表和⼀系列插⼊、删除结点的操作序列，输出实施上述操作后的链表。
单链表数据域值为整数。
输⼊格式:输⼊第1⾏为1个正整数n，表⽰当前单链表长度；第2⾏为n个空格间隔的整数，为该链表n个元素的数据域值。
第3⾏为1个正整数m，表⽰对该链表施加的操作数量；接下来m⾏，每⾏表⽰⼀个操作，为2个或3个整数，格式为0 k d或1 k。
0 k d表⽰在链表第k个结点后插⼊⼀个数据域值为d的结点，若k=0则表⽰表头插⼊。
1 k表⽰删除链表中第k个结点，此时k不能为0。
注：操作序列中若含有不合法的操作（如在长度为5的链表中删除第8个结点、删除第0个结点等），则忽略该操作。
n和m不超过100000。
输出格式:输出为⼀⾏整数，表⽰实施上述m个操作后的链表，每个整数后⼀个空格。
输⼊数据保证结果链表不空。
输⼊样例:51 2 3 4 550 2 80 9 60 0 71 01 6输出样例:7 1 2 8 3 5参照课本的实现#include<iostream>#include<iomanip>#include<stdlib.h>using namespace std;typedef int ElemType;typedef int Status;#define ERROR 0#define OK 1#define OVERFLOW 3typedef struct LNode{ElemType data;struct LNode *next;}LNode ,*LinkList;Status ListInsert(LinkList L,int i,ElemType e){int j=0;LinkList p=L,s;while(p&&j<i-1) // 寻找第i-1个结点{p=p->next;j++;}if(!p||j>i-1) // i⼩于1或者⼤于表长return ERROR;s=(LinkList)malloc(sizeof(LNode)); // ⽣成新结点s->data=e; // 插⼊L中s->next=p->next;p->next=s;return OK;}Status ListDelete(LinkList L,int i){int j=0;LinkList p=L,q;while(p->next&&j<i-1) // 寻找第i个结点,并令p指向其前趋{p=p->next;j++;}if(!p->next||j>i-1) // 删除位置不合理return ERROR;q=p->next; // 删除并释放结点p->next=q->next;free(q);return OK;}int main(){ios::sync_with_stdio(false);cin.tie(0);cout.tie(0);LinkList L;L=(LinkList)malloc(sizeof(LNode)); // 产⽣头结点,并使L指向此头结点 if(!L) // 存储分配失败exit(OVERFLOW);L->next=NULL;int n=0,m=0;LinkList db=L,da;cin>>n;for(int i=0;i<n;i++){da=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));cin>>da->data;da->next=NULL;db->next=da;db = da;}cin>>m;for(int i=0;i<m;i++){int o,x,y;cin>>o;if(o==0){cin>>x>>y;ListInsert(L,x+1,y);}else if(o==1){cin>>x;ListDelete(L,x);}else{exit(ERROR);}}LinkList p=L->next;while(p!=NULL){cout<<p->data<<" ";p = p->next;}return 0;}。
单链表存储结构的概念
单链表存储结构的概念单链表（Singly Linked List）是一种常见的线性数据结构，用于存储一系列具有相同类型的元素。
它由一组称为节点（Node）的对象组成，每个节点包含了数据元素和一个指向下一个节点的引用（通常称为指针或链接）。
单链表的存储结构的概念如下：1.节点（Node）：每个节点包含两个部分，一个是数据元素，用于存储实际的数据值；另一个是指向下一个节点的链接（指针），用于指示下一个节点的位置。
2.头节点（Head）：单链表的起始节点称为头节点，它不包含实际的数据元素，只是用于标识整个链表的起点。
头节点通常是第一个具有数据元素的节点的前一个节点。
3.尾节点（Tail）：单链表的结束节点称为尾节点，它是最后一个具有数据元素的节点。
尾节点的链接通常为空（null），表示链表的结束。
4.链表的连接方式：通过每个节点的链接（指针），单链表中的节点按顺序串联在一起，形成链表结构。
通过链接，可以迅速访问到链表中的下一个节点。
单链表的存储结构具有以下特点和优势：•动态性：单链表的长度可以在运行时动态改变，不需要事先指定链表的大小。
•灵活性：可以在链表中任意位置进行插入和删除操作，不需要移动其他节点的位置。
•存储效率：相对于数组，单链表可以节省存储空间，因为它不需要预留固定大小的连续存储空间。
•适用于频繁的插入和删除操作：由于链表的特点，插入和删除操作的时间复杂度为O(1)，效率较高。
然而，单链表的访问和搜索操作的效率较低，需要从头节点开始遍历整个链表。
此外，由于每个节点需要额外的指针来存储下一个节点的地址，导致存储开销相对较高。
总的说来，单链表的存储结构使得它适用于需要频繁进行插入和删除操作而不关心随机访问的场景。
单链表基本操作的实现
单链表基本操作的实现单链表是一种常见的数据结构，它由多个节点组合而成，每个节点包含一个数据元素和一个指向下一个节点的指针。
通过指针，我们可以方便地在单链表中进行插入、删除和遍历等操作。
以下是关于单链表基本操作的实现。
1. 单链表的创建单链表的创建需要定义一个空的头结点，它的作用是方便在链表的头部进行添加和删除节点操作。
一个空的头节点可以在链表初始化的过程中进行创建。
```typedef struct Node{int data;struct Node *next;}Node;Node *createList(){Node *head = (Node*)malloc(sizeof(Node)); //创建空的头节点head->next = NULL;return head; //返回头节点的地址}```2. 单链表的插入单链表的插入可以分为在链表头部插入、在链表尾部插入和在链表中间插入三种情况。
a. 在链表头部插入节点：```void insertAtHead(Node *head, int data){Node *node = (Node*)malloc(sizeof(Node));node->data = data;node->next = head->next;head->next = node;}```b. 在链表尾部插入节点：```void insertAtTail(Node *head, int data){Node *node = (Node*)malloc(sizeof(Node));node->data = data;node->next = NULL;Node *p = head;while(p->next != NULL){p = p->next;}p->next = node;}```c. 在链表中间插入节点：```void insertAtMid(Node *head, int data, int pos){ Node *node = (Node*)malloc(sizeof(Node)); node->data = data;node->next = NULL;Node *p = head;int count = 0;while(p->next != NULL && count < pos-1){ p = p->next;count++;}if(count == pos-1){node->next = p->next;p->next = node;}else{printf("插入位置错误!");}}```3. 单链表的删除单链表的删除可以分为在链表头部删除、在链表尾部删除和在链表中间删除三种情况。
单链表数据结构
插入
if (p != NULL && j == i-1) { // 找到第i个结点
s = (LinkList) malloc ( sizeof (LNode)); // 生成新结点
s->data = e;
// 数据域赋值
s->next = p->next; //新结点指针指向后一结点
p->next = s; return OK;
6、销毁
4.6 销毁操作
while(L) { p = L->next; free(L); L=p;
// p指向第一结点(头节点为“哑结点”) // 释放首结点 // L指向p
}
// 销毁完成后，L为空(NULL)
算法的时间复杂度为：O(ListLength(L))
判空 求表长
4.7 其它操作
if(L->next==NULL) return TRUE; // 空
5、清空
4.5 清空操作
while (L->next) { p = L->next; L->next = p->next; free(p);
// p指向当前结点 // 头结点指向当前结点的后结点 // 释放当前结点内存
}
// 清空完成后，仍保留头结点L
算法的时间复杂度为：O(ListLength(L))
点。
5.1.2 逆序建立单链表
①建立一个带头结点的空单链表；
②输入数据元素ai，建立新结点p， 并把p插入在头结点之后成为第一个 结点。
③重复执行②步，直到完成单链表的 建立。
a1
a2 a1
创建出来的链表 点顺序与插入操作
顺序相反。
数据结构课件单链表
删除链表中的节点需要遍历至指定位置，时间复杂度为 O(n)。
查找节点
在链表中查找一个节点需要遍历整个链表，时间复杂度为 O(n)。
空间复杂度
空间占用
单链表的空间占用主要取决于链表中的 节点数，因此空间复杂度为O(n)。
VS
内存分配
每个节点需要分配内存空间存储数据和指 针，因此内存分配的空间复杂度也为O(n) 。
需要根据数据元素顺 序进行遍历的场景， 如排序算法等。
需要频繁插入、删除 操作的场景，如动态 规划、图算法等。
02
单链表的实现
创建单链表
定义节点结构体
首先需要定义一个节点结构体，包含 数据域和指针域两个部分，数据域用 于存储数据，指针域用于指向下一个 节点。
初始化头节点
创建一个头节点，并将其指针域指向 NULL，表示单链表的起始位置。
05
单链表常见问题与解决方 案
循环链表
总结词
循环链表是一种特殊类型的单链表，其中尾节点的指针指向头节点，形成一个闭环。
详细描述
在循环链表中，由于尾节点的指针指向头节点，因此遍历链表时需要特别注意，以避免无限循环。常见的解决方 法是在遍历时记录已经访问过的节点，避免重复访问。
链表中的重复元素
总结词
链表中可能存在重复元素的问题，这会影响数据处理的正确性。
详细描述
为了解决这个问题，可以在插入节点时检查新元素是否已存在于链表中。如果存在，则不进行插入操 作。另外，也可以使用哈希表等数据结构来快速查找重复元素。
链表的排序
总结词
对链表进行排序是常见的需求，但链表的排 序算法通常比数组的排序算法复杂。
合并单链表
总结词
将两个已排序的单链表合并为一个新的已排序的单链表。
数据结构实验题目
实验题目一一、单链表基本运算【问题描述】设计并实现线性表的单链表存储和运算。
【基本要求】实现单链表的插入、删除和遍历运算，每种操作用一个函数实现。
插入操作：将一个新元素插入表中指定序号的位置。
删除操作：将指定序号的元素从表中删除。
遍历操作：从表头按次序输入所有元素的值，若是空表，则输出信息“empty list!”。
【实现提示】程序运行时，首先在main函数中创建空的、带头结点的单链表。
然后多次调用实现插入操作的函数（每次都将元素在序号1位置上插入），将元素依次插入表中，最后调用实现遍历操作的函数输出所有元素。
之后再多次调用实现删除操作的函数将表还原为空表（每次都删除第1个元素，每删除一个元素后，将表中剩余元素都输出一次）。
【测试数据】输入数据：1 2 3 4 5 0（为0时结束，0不存入链表）第一次输出：5 4 3 2 1第二次输出：4 3 2 1第三次输出：3 2 1第四次输出：2 1第五次输出：1第六次输出：empty list!二、约瑟夫环问题【问题描述】编号为1,2,...,n的n个人按顺时针方向围坐一圈，每人持有一个密码（正整数）。
现在给定一个随机数m>0，从编号为1的人开始，按顺时针方向1开始顺序报数，报到m时停止。
报m的人出圈，同时留下他的密码作为新的m值，从他在顺时针方向上的下一个人开始，重新从1开始报数，如此下去，直至所有的人全部出列为止。
【基本要求】利用单向循环链表存储结构模拟此过程，按照出列的顺序印出各人的编号。
【测试数据】M的初始值为20；n等于7，7个人的密码依次为：3，1，7，2，4，8，4。
输出为：6，1，4，7，2，3，5【实现提示】程序运行时，首先要求用户指定初始报数上限值，然后读取各人的密码。
可设n≤30。
此题所用的循环链表中不需要“头结点”，请注意空表和非空表的界限。
【选作内容】用顺序存储结构实现该题目。
三、一元多项式相加、减运算器【问题描述】设计一个一元稀疏多项式简单计算器。
单链表的 基本操作
单向链表单向链表的基本操作,创建一个由6个节点组成的单向链表，显示链表中每个节点的数据，并且做增加、删除、查找节点以及计算单链表的长度等处理。
➢需求分析：1.功能（1）用尾插法创建一带头结点的由6个节点组成的单向链表：从键盘读入一组整数，作为单链表中的元素，输入完第6个结点后结束;将创建好的单链表元素依次输出到屏幕上。
（2）显示链表中每个节点的数据（3）从键盘输入一个数,查找在以上创建的单链表中是否存在该数；如果存在,显示它的位置，即第几个元素;如果不存在，给出相应提示如“No found node!”。
（4）在上述的单链表中的指定位置插入指定数据，并输出单链表中所有数据。
(5）删除上述单链表中指定位置的结点，并输出单链表中所有数据。
(6）求单链表的长度并输出.2．输入要求先输入单链表中结点个数n,再输入单链表中所有数据，在单链表中需查找的数据，需插入的数据元素的位置、值，要删除的数据元素的位置。
3。
测试数据单链表中所有数据：12，23,56，21，8，10在单链表中需查找的数据：56；24插入的数据元素的位置、值：1，28；7,28；0，28要删除的数据元素的位置:6➢概要设计：1.算法思想：由于在操作过程中要进行插入、删除等操作，为运算方便，选用带头结点的单链表作数据元素的存储结构.对每个数据元素，由一个数据域和一个指针域组成，数据域放输入的数据值，指针域指向下一个结点。
2.数据结构：单链表结点类型:typedef struct Liistnode ｛int data；struct Listnode *next;｝NODE;3.模块划分：a)用尾插法建立带头结点的单链表＊CreateList函数；b)显示链表中每个结点的数据PrintList函数;c)从键盘输入一个数，查找单链表中是否存在该数FoundList函数；d)在单链表中指定位置插入指定数据并输出单链表中所有数据InsertList函数;e)删除单链表中指定位置的结点并输出单链表中所有数据DeleteList函数；f)计算单链表的长度并在屏幕上输出LengthList函数;g)主函数main()，功能是给出测试数据值，建立测试数据值的带头结点的单链表,调用PrintList函数、FoundList函数、InsertList函数、DeleteList函数、LengthList函数实现问题要求。
单链表的基本操作
实验二:单链表的基本操作编写一个完整的程序,实现单链表的建立、插入、删除、输出等基本操作。
(1)建立一个带头结点的单链表。
(2)计算单链表的长度,然后输出单链表。
(3)查找值为x的直接前驱结点q。
(4)删除值为x的结点。
(5)把单向链表中元素逆置(不允许申请新的结点空间)。
(6)已知单链表中元素递增有序,请写出一个高效的算法,删除表中所有值大于mink且小于maxk的元素(若表中存在这样的元素),同时释放被删结点空间,并分析你的算法的时间复杂度(注意:mink和maxk是给定的两个参变量,他们的值可以和表中的元素相同,也可以不同)。
(7)同(6)的条件,试写一高效的算法,删除表中所有值相同的多余元素(使得操作后的线性表中所有元素的值均不相同),同时释放被删结点空间,并分析你的算法时间复杂度。
(8)利用(1)建立的链表,实现将其分解成两个链表,其中一个全部为奇数,另一个全部为偶数(尽量利用已知的存储空间)。
(9)在主函数中设计一个简单的菜单,分别测试上述算法。
# include <stdio.h># include <stdlib.h>typedef struct node{int data;struct node * next;}Lnode, * LinkList;int m=sizeof(Lnode);//建立新的链表void Bulid_List(LinkList root){int num;LinkList s,p;s=root->next;int n;printf("请输入新建链表的长度n数据:\n"); scanf("%d",&n);printf("请依次建立链表:");for(int i=0;i<n;i++){scanf("%d",&num);s->data=num;p=(LinkList)malloc(m);s->next=p;s=p;s->next=NULL;}printf("链表已建立!\n");}//对链表的输出,包括长度和元素void OutPut_list(LinkList root) {int len=0;LinkList s;s=root->next;if(s->next==NULL)printf("单链表无数据,请先新建单链表。
单链表的操作实现实验报告
题目来源：□√教材页题□√教师补充□自选题目
主要功能描述：链表的初始化、链表的创建（头部插入法、尾部插入法）、求表长、查找（按值查找、按序号查找）、插入、删除、输出、两个有序单链表的合并等。
设计分析：
初始化：为单链表申请头结点空间，将单链表设置为空；创建：（1）头部插入法：（a）初始化空表；（b）申请新结点并赋值；（c）插入新结点；（d）插入第i个元素。
break;
case'1':
puts("\n");
puts("*********************************************************");
puts("* 0---般创建1---头部插入法2---尾部插入法*");
puts("*********************************************************");
r->next=p;
r=p;
}
r->next=NULL;
return h;
}
/*头部插入*/
int CreatfromH(LinkList head)
{
LinkList p;
ElemType x;
puts("输入数据，输入-1000结束输入!");
while(1)
{
scanf("%d",&x);
if(x!=-1000)
while(p!=NULL)
{
printf("\n%d",p->data);
p=p->next;
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重庆邮电大学
课程设计实验报告
班级：1301416
姓名：陈昊
学号：2014214156
指导老师：夏晨洋
课程名称：数据结构
实验时间：2015年10月26日-2015年11月2日实验地点：数字图书馆负一楼B132
实验二单链表的存储与操作
一、实验目的
1．理解线性表的逻辑结构；
2．理解单链表的存储结构特点，掌握单链表的存储分配要点；
3．掌握单链表的基本操作及实现，并能正确分析其时间复杂度。
二、主要数据结构描述
LinkList( ); //建立只有头结点的空链表
LinkList(T a[ ], int n); //建立有n个元素的单链表
~LinkList(); //析构函数
int Length(); //求单链表的长度
T Get(inti); //取单链表中第i个结点的元素值
int Locate(T x); //求单链表中值为x的元素序号
void Insert(inti, T x); //在单链表中第i个位置插入元素值为x的结点
T Delete(inti); //在单链表中删除第i个结点
void PrintList( ); //遍历单链表，按序号依次输出各元素
Node<T> *first; //单链表的头指针
在单链表中，需要有构造函数用来构造整个单链表。
需要析构函数来删除整个单链表。
需要一个Length函数来求单链表的长度。
需要一个取值函数Get，传入节点的编号，返回节点的值。
需要一个求序号的函数，传入数据的值，返回数据对应的编号，即在单链表中的位置。
需要一个插入函数，用来在特定的位置插入一个节点用来存储新数据。
需要一个删除函数，用来删除某个节点，并将该节点两端的节点连起来。
需要一个遍历函数，用以遍历单链表。
三、算法的基本思想描述
1. 按位置/值查找：按位置和按值查找的思路大体相同，需要一个工作指针来对整个链表进行遍历，如果所遇到的编号或值与想要的一致，便会把工作指针的信息返回。
此函数只需对链表遍历一次，所以平均时间复杂度为O（n）；
2. 在位置i插入一个数据元素：此函数可以大体分成两个部分。
第一个部分是遍历，寻找到要插入的位置，这个与上面的方法相同。
第二个部分是插入，要先申
请一个新节点s，在让s的指针域等于前一个节点p的指针域，最后让p的指针域等于s。
此函数只需对链表遍历一次，所以平均时间复杂度为O（n）；
3. 删除位置i的数据元素：删除函数也有两个部分，第一个与插入相同，第二个先要暂存被删节点，用以返回，再让前一个节点的指针域等于后一个节点，最后删除被删节点。
此函数只需对链表遍历一次，所以平均时间复杂度为O（n）；
4. 初始化单链表（有参）：有前插法和尾插法，实际上都是在链表的后面再添加一个新节点，所以时间复杂度为O（n）；
5. 遍历单链表、求单链表长度、销毁单链表：这三个函数都是要遍历单链表，所以时间复杂度为O（n）。
四、运行的结果截图
五、实验体会和收获
通过这次试验，我熟悉了如何取单链表中第i个结点的元素值，如何按位查找位置为i的元素并输出值，如何构建一个单链表。
总之这次试验然我熟悉了很多单链表的操作。
六、程序清单。
LinkList.h
LinkList.cpp
LinkListMain.cpp。