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静态链表基本操作

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小牛编辑
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2023-03-14
上节，我们初步创建了一个 静态链表，本节学习有关静态 链表的一些基本操作，包括对表中数据元素的添加、删除、查找和更改。

本节是建立在已能成功创建静态链表的基础上，因此我们继续使用上节中已建立好的静态链表学习本节内容，建立好的静态链表如图 1 所示：

建立好的静态链表
图 1 建立好的静态链表

静态链表添加元素

例如，在图 1 的基础，将元素 4 添加到静态链表中的第 3 个位置上，实现过程如下：
  1. 从备用链表中摘除一个节点，用于存储元素 4；
  2. 找到表中第 2 个节点（添加位置的前一个节点，这里是数据元素 2），将元素 2 的游标赋值给新元素 4；
  3. 将元素 4 所在数组中的下标赋值给元素 2 的游标；

经过以上几步操作，数据元素 4 就成功地添加到了静态链表中，此时新的静态链表如图 2 所示：


图 2 添加元素 4 的静态链表

由此，我们通过尝试编写 C 语言程序实现以上操作。读者可参考一下程序： 
//向链表中插入数据，body表示链表的头结点在数组中的位置，add表示插入元素的位置，a表示要插入的数据
void insertArr(component * array,int body,int add,char a){
    int tempBody=body;//tempBody做遍历结构体数组使用
    //找到要插入位置的上一个结点在数组中的位置
    for (int i=1; i<add; i++) {
        tempBody=array[tempBody].cur;
    }
    int insert=mallocArr(array);//申请空间，准备插入
    array[insert].data=a;

    array[insert].cur=array[tempBody].cur;//新插入结点的游标等于其直接前驱结点的游标
    array[tempBody].cur=insert;//直接前驱结点的游标等于新插入结点所在数组中的下标
}

静态链表删除元素

静态链表中删除指定元素，只需实现以下 2 步操作：
  1. 将存有目标元素的节点从数据链表中摘除；
  2. 将摘除节点添加到备用链表，以便下次再用；

提示：若问题中涉及大量删除元素的操作，建议读者在建立静态链表之初创建一个带有头节点的静态链表，方便实现删除链表中第一个数据元素的操作。

实现该操作的 C 语言代码为： 
//备用链表回收空间的函数，其中array为存储数据的数组，k表示未使用节点所在数组的下标
void freeArr(component * array,int k){
    array[k].cur=array[0].cur;
    array[0].cur=k;
}
//删除结点函数，a 表示被删除结点中数据域存放的数据
void deletArr(component * array,int body,char a){
    int tempBody=body;
    //找到被删除结点的位置
    while (array[tempBody].data!=a) {
        tempBody=array[tempBody].cur;
        //当tempBody为0时，表示链表遍历结束，说明链表中没有存储该数据的结点
        if (tempBody==0) {
            printf("链表中没有此数据");
            return;
        }
    }
    //运行到此，证明有该结点
    int del=tempBody;
    tempBody=body;
    //找到该结点的上一个结点，做删除操作
    while (array[tempBody].cur!=del) {
        tempBody=array[tempBody].cur;
    }
    //将被删除结点的游标直接给被删除结点的上一个结点
    array[tempBody].cur=array[del].cur;
    //回收被摘除节点的空间
    freeArr(array, del);
}

静态链表查找元素

静态链表查找指定元素，由于我们只知道静态链表第一个元素所在数组中的位置，因此只能通过逐个遍历静态链表的方式，查找存有指定数据元素的节点。

静态链表查找指定数据元素的 C 语言实现代码如下： 
//在以body作为头结点的链表中查找数据域为elem的结点在数组中的位置
int selectElem(component * array,int body,char elem){
    int tempBody=body;
    //当游标值为0时，表示链表结束
    while (array[tempBody].cur!=0) {
        if (array[tempBody].data==elem) {
            return tempBody;
        }
        tempBody=array[tempBody].cur;
    }
    return -1;//返回-1，表示在链表中没有找到该元素
}

静态链表中更改数据

更改静态链表中的数据，只需找到目标元素所在的节点，直接更改节点中的数据域即可。

实现此操作的 C 语言代码如下： 
//在以body作为头结点的链表中将数据域为oldElem的结点，数据域改为newElem
void amendElem(component * array,int body,char oldElem,char newElem){
    int add=selectElem(array, body, oldElem);
    if (add==-1) {
        printf("无更改元素");
        return;
    }
    array[add].data=newElem;
}

总结

这里给出以上对静态链表做 "增删查改" 操作的完整实现代码： 
#include <stdio.h>
#define maxSize 7
typedef struct {
    char data;
    int cur;
}component;
//将结构体数组中所有分量链接到备用链表中
void reserveArr(component *array);
//初始化静态链表
int initArr(component *array);
//向链表中插入数据，body表示链表的头结点在数组中的位置，add表示插入元素的位置，a表示要插入的数据
void insertArr(component * array,int body,int add,char a);
//删除链表中含有字符a的结点
void deletArr(component * array,int body,char a);
//查找存储有字符elem的结点在数组的位置
int selectElem(component * array,int body,char elem);
//将链表中的字符oldElem改为newElem
void amendElem(component * array,int body,char oldElem,char newElem);
//输出函数
void displayArr(component * array,int body);
//从备用链表中摘除空闲节点的实现函数
int mallocArr(component * array);
//将摘除下来的节点链接到备用链表上
void freeArr(component * array,int k);

int main() {
    component array[maxSize];
    int body=initArr(array);
    printf("静态链表为：\n");
    displayArr(array, body);
  
    printf("在第3的位置上插入结点‘e’:\n");
    insertArr(array, body, 3,'e');
    displayArr(array, body);
  
    printf("删除数据域为‘a’的结点:\n");
    deletArr(array, body, 'a');
    displayArr(array, body);
  
    printf("查找数据域为‘e’的结点的位置:\n");
    int selectAdd=selectElem(array,body ,'e');
    printf("%d\n",selectAdd);
    printf("将结点数据域为‘e’改为‘h’:\n");
    amendElem(array, body, 'e', 'h');
    displayArr(array, body);
    return 0;
}
//创建备用链表
void reserveArr(component *array){
    for (int i=0; i<maxSize; i++) {
        array[i].cur=i+1;//将每个数组分量链接到一起
        array[i].data=' ';
    }
    array[maxSize-1].cur=0;//链表最后一个结点的游标值为0
}

//初始化静态链表
int initArr(component *array){
    reserveArr(array);
    int body=mallocArr(array);
    //声明一个变量，把它当指针使，指向链表的最后的一个结点，因为链表为空，所以和头结点重合
    int tempBody=body;
    for (int i=1; i<5; i++) {
        int j=mallocArr(array);//从备用链表中拿出空闲的分量
        array[tempBody].cur=j;//将申请的空线分量链接在链表的最后一个结点后面
        array[j].data='a'+i-1;//给新申请的分量的数据域初始化
        tempBody=j;//将指向链表最后一个结点的指针后移
    }
    array[tempBody].cur=0;//新的链表最后一个结点的指针设置为0
    return body;
}

void insertArr(component * array,int body,int add,char a){
    int tempBody=body;
    for (int i=1; i<add; i++) {
        tempBody=array[tempBody].cur;
    }
    int insert=mallocArr(array);
    array[insert].cur=array[tempBody].cur;
    array[insert].data=a;
    array[tempBody].cur=insert;
  
}

void deletArr(component * array,int body,char a){
    int tempBody=body;
    //找到被删除结点的位置
    while (array[tempBody].data!=a) {
        tempBody=array[tempBody].cur;
        //当tempBody为0时，表示链表遍历结束，说明链表中没有存储该数据的结点
        if (tempBody==0) {
            printf("链表中没有此数据");
            return;
        }
    }
    //运行到此，证明有该结点
    int del=tempBody;
    tempBody=body;
    //找到该结点的上一个结点，做删除操作
    while (array[tempBody].cur!=del) {
        tempBody=array[tempBody].cur;
    }
    //将被删除结点的游标直接给被删除结点的上一个结点
    array[tempBody].cur=array[del].cur;
  
    freeArr(array, del);
}

int selectElem(component * array,int body,char elem){
    int tempBody=body;
    //当游标值为0时，表示链表结束
    while (array[tempBody].cur!=0) {
        if (array[tempBody].data==elem) {
            return tempBody;
        }
        tempBody=array[tempBody].cur;
    }
    return -1;//返回-1，表示在链表中没有找到该元素
}

void amendElem(component * array,int body,char oldElem,char newElem){
    int add=selectElem(array, body, oldElem);
    if (add==-1) {
        printf("无更改元素");
        return;
    }
    array[add].data=newElem;
}

void displayArr(component * array,int body){
    int tempBody=body;//tempBody准备做遍历使用
    while (array[tempBody].cur) {
        printf("%c,%d ",array[tempBody].data,array[tempBody].cur);
        tempBody=array[tempBody].cur;
    }
    printf("%c,%d\n",array[tempBody].data,array[tempBody].cur);

}

//提取分配空间
int mallocArr(component * array){
    //若备用链表非空，则返回分配的结点下标，否则返回0（当分配最后一个结点时，该结点的游标值为0）
    int i=array[0].cur;
    if (array[0].cur) {
        array[0].cur=array[i].cur;
    }
    return i;
}
//将摘除下来的节点链接到备用链表上
void freeArr(component * array,int k){
    array[k].cur=array[0].cur;
    array[0].cur=k;
}
程序运行结果为：

静态链表为：
,2 a,3 b,4 c,5 d,0
在第3的位置上插入结点‘e’:
,2 a,3 b,6 e,4 c,5 d,0
删除数据域为‘a’的结点:
,3 b,6 e,4 c,5 d,0
查找数据域为‘e’的结点的位置:
6
将结点数据域为‘e’改为‘h’:
,3 b,6 h,4 c,5 d,0

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