数据结构课程设计-单链表教程文件

目录

1 选题背景 (1)

2 方案与论证 (2)

2.1 链表的概念和作用 (2)

2.3 算法的设计思想 (3)

2.4 相关图例 (4)

2.4.1 单链表的结点结构 (4)

2.4.2 算法流程图 (4)

3 实验结果 (5)

3.1 链表的建立 (5)

3.2 单链表的插入 (5)

3.3 单链表的输出 (6)

3.4 查找元素 (6)

3.5 单链表的删除 (7)

3.6 显示链表中的元素个数（计数） (8)

4 结果分析 (9)

4.1 单链表的结构 (9)

4.2 单链表的操作特点 (9)

4.2.1 顺链操作技术 (9)

4.2.2 指针保留技术 (9)

4.3 链表处理中的相关技术 (9)

5 设计体会及今后的改进意见 (10)

参考文献 (11)

附录代码： (12)

1 选题背景

陈火旺院士把计算机60多年的发展成就概括为五个“一”：开辟一个新时代----信息时代，形成一个新产业----信息产业，产生一个新科学----计算机科学与技术，开创一种新的科研方法----计算方法，开辟一种新文化----计算机文化，这一概括深刻影响了计算机对社会发展所产生的广泛而深远的影响。

数据结构和算法是计算机求解问题过程的两大基石。著名的计算机科学家P.Wegner指出，“在工业革命中其核心作用的是能量，而在计算机革命中其核心作用的是信息”。计算机科学就是“一种关于信息结构转换的科学”。信息结构（数据结构）是计算机科学研究的基本课题，数据结构又是算法研究的基础。

2 方案与论证

2.1 链表的概念和作用

链表是一种链式存储结构，链表属于线性表，采用链式存储结构，也是常用的动态存储方法。链表中的数据是以结点来表示的，每个结点的构成：元素(数据元素的映象) + 指针(指示后继元素存储位置)，元素就是存储数据的存储单元，指针就是连接每个结点的地址数据。

以“结点的序列”表示线性表称作线性链表（单链表）

单链表是链式存取的结构，为找第 i 个数据元素，必须先找到第 i-1 个数据元素。

因此，查找第 i 个数据元素的基本操作为：移动指针，比较 j 和 i

单链表

1、链接存储方法

链接方式存储的线性表简称为链表（Linked List）。

链表的具体存储表示为：

① 用一组任意的存储单元来存放线性表的结点（这组存储单元既可以是连续的，也可以是不连续的）

② 链表中结点的逻辑次序和物理次序不一定相同。为了能正确表示结点间的逻辑关系，在存储每个结点值的同时，还必须存储指示其后继结点的地址（或位置）信息（称为指针（pointer）或链(link)）

注意：

链式存储是最常用的存储方式之一，它不仅可用来表示线性表，而且可用来表示各种非线性的数据结构。

2、链表的结点结构

┌───┬───┐

│data │next │

└───┴───┘

data域--存放结点值的数据域

next域--存放结点的直接后继的地址（位置）的指针域（链域）

注意：

①链表通过每个结点的链域将线性表的n个结点按其逻辑顺序链接在一起的。

②每个结点只有一个链域的链表称为单链表（Single Linked List）。

3、头指针head和终端结点指针域的表示

单链表中每个结点的存储地址是存放在其前趋结点next域中，而开始结点无前趋，故应设头指针head指向开始结点。

注意：

链表由头指针唯一确定，单链表可以用头指针的名字来命名。

终端结点无后继，故终端结点的指针域为空，即NULL。

2.2 实验的基本要求（软硬件）

用VC++6.0软件平台，操作系统：Windows XP 硬件：内存要求：内存大小在256MB，其他配置一般就行。

2.3 算法的设计思想

（a）定义一个创建链表的函数，通过该头插法创建一个带头结点的链表，在接下来的链表操作中使用。

（b）定义输出链表的算法，遍历结点的指针域判断是否为空，如果不为空则输出其数据域，直到指针域为空为止。

（c）定义一个遍历查找的算法，通过遍历的数据域，分别与要查询的元素进行比较，如果查找到则返回并输出，如入查找失败则返回错误提示信息。（d）定义插入结点的算法，首先查找指针域为空的结点，并申请空间插入在结点的后边，并且将其指针域置空。

（e）定义删除节点的操作，这个算法用于对链表中某个多余节点的删除工作，其关键在于前驱结点的保留，查找到需删除的结点，将其删除，并将其后继结点连到其前驱结点。

2.4 相关图例

2.4.1 单链表的结点结构

如图2-1所示,为单链表的结点结构示意图：

图2-1 单链表的结点结构2.4.2 算法流程图

如图2-2所示，为此算法流程图：

图2-2 算法流程图

3 实验结果

3.1 链表的建立

图 3-1 链表的建立3.2 单链表的插入

图3- 2单链表的插入

3.3 单链表的输出

图3-3 输出单链表元素3.4 查找元素

图3-4查找成功

图3-5 查找失败3.5 单链表的删除

图3-6 删除成功

图3-6 删除失败3.6 显示链表中的元素个数（计数）

图3-7输出长度

4 结果分析

4.1 单链表的结构

一般情况下，使用链表，只关心链表中结点间的逻辑顺序，并不关心每个结点的实际存储位置，因此通常情况下用箭头来表示链域中的指针，于是链表就可以更直观的画成用箭头链接起来的结点序列，如下图所示：

图4-1 单链表的示例图

4.2 单链表的操作特点

4.2.1 顺链操作技术

从“头”开始，访问单链表L中的结点i（p指向该节点）时，由于第i个结点的地址在第i-1个结点（pre指向该结点，为p的前驱）的指针域中存放，查找必须从单链表的“首结点”开始（p=L）；通过p=p->next并辅助计数器来实现。

4.2.2 指针保留技术

通过对第i个结点进行插入、删除等操作时，需要对第i-1个结点的指针域进行链址操作（pre->next），因此在处理过程中始终需要维持当前指针p与其前驱指针pre的关系，将这种技术称为“指针保留技术”。

4.3 链表处理中的相关技术

1）单链表与多重链表的差别在于指针域的个数。

2）判断当前结点p是否为表尾。一半链表中，p结点是表尾的条件是：该节点的后继结点为空指针，即p->next==NULL;

3）链表的长度并未显示保存。由于链表是动态生成的结构，其长度要通过顺链查找到表尾得到。因此在处理链表时，往往是以当前处理结点p是否为表尾作为控制条件，而不是长度n作为控制条件。