结构之美:单链表逆序

让单链表逆序输出
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题目:已知单向链表的头结点head,写一个函数把这个链表逆序 (Intel)

这个题目算是考察数据结构的最基础的题目了,下面我们一步步解析这个算法步骤。

假设需要逆序的单链表为:

则逆序以后的链表为:

首先我们创建一个新结点 current p1,并且让它指向首元结点,即 current p1 = L -> next;

然后我们创建另外一个新结点 pnext p2,用来保存当前节点的下一个节点,即 pnext p2 = current p1 -> next;

current p1 -> next 一旦将值赋给 pnext p2 之后,就可以将其置空,current p1 ->next = NULL;,因为它是倒序后的尾结点,所以为空。

具体请看下图:

经过上面的处理,链表变成下图所示。

这时候我们需要新建一个结点 prev p3 用于保存 pnext p2 -> next,因为这个值将是新链表 current p1 的前驱,所以有语句 prev p3 = pnext p2 -> next。

我们的目的是将 current p1 这个保存当前结点的元素移向后一个结点,同时把pnext也向后一位,其实就是要把 pnext p2 的值赋给 current p1,还有prev p3的值赋给pnext p2,所以可以这样:

  1. 先把pnext p2的值赋给prev p3,即 prev = pnext->next;
  2. 然后用pnext->next保存current的值,即pnext->next = current;
  3. 这个时候current = pnext;就可以把current向后移动一位
  4. 而pnext也可以借机获取prev的值从而也向后移动一位,pnext = prev;

循环一次修改以后的单链表如下:

重复上面循环步骤

循环一次修改以后的单链表如下:

最后将header->next指向 current p1,完成整个单链表的逆序

让 current 始终保存当前链表当前位置,pnext保存下一个结点位置,重复循环即可。

具体代码为:

Status ListReverse(LinkList L)
{
    LinkList current,pnext,prev;
    if(L == NULL || L->next == NULL)
        return L;
    current = L->next;                           //p1指向链表头节点的下一个节点
    pnext = current->next;
    current->next = NULL;
    while(pnext)
    {
        prev = pnext->next;
        pnext->next = current;
        current = pnext;
        pnext = prev;
    }
    printf("current = %d,next = %d \n",current->data,current->next->data);
    L->next = current;                           //将链表头节点指向p1
    return L;
}

完整可执行代码:

#include "stdio.h"

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

typedef int Status;/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码,如OK等 */
typedef int ElemType;/* ElemType类型根据实际情况而定,这里假设为int */

typedef struct Node
{
    ElemType data;
    struct Node *next;
}Node;
typedef struct Node *LinkList; /* 定义LinkList */

Status visit(ElemType c)
{
    printf("%d ",c);
    return OK;
}

/* 初始化顺序线性表 */
Status InitList(LinkList *L)
{
    *L=(LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 产生头结点,并使L指向此头结点 */
    if(!(*L)) /* 存储分配失败 */
            return ERROR;
    (*L)->next=NULL; /* 指针域为空 */

    return OK;
}

/* 初始条件:顺序线性表L已存在。操作结果:返回L中数据元素个数 */
int ListLength(LinkList L)
{
    int i=0;
    LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */
    while(p)
    {
        i++;
        p=p->next;
    }
    return i;
}

/* 初始条件:顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果:依次对L的每个数据元素输出 */
Status ListTraverse(LinkList L)
{
    LinkList p=L->next;
    while(p)
    {
        visit(p->data);
        p=p->next;
    }
    printf("\n");
    return OK;
}

/*  随机产生n个元素的值,建立带表头结点的单链线性表L(头插法) */
void CreateListHead(LinkList *L, int n)
{
	LinkList p;
	int i;
	srand(time(0));                         /* 初始化随机数种子 */
	*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
	(*L)->next = NULL;                      /*  先建立一个带头结点的单链表 */
	for (i=0; i < n; i++)
	{
		p = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /*  生成新结点 */
		p->data = rand()%100+1;             /*  随机生成100以内的数字 */
		p->next = (*L)->next;
		(*L)->next = p;						/*  插入到表头 */
	}
}

/*  随机产生n个元素的值,建立带表头结点的单链线性表L(尾插法) */
void CreateListTail(LinkList *L, int n)
{
	LinkList p,r;
	int i;
	srand(time(0));                      /* 初始化随机数种子 */
	*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* L为整个线性表 */
	r=*L;                                /* r为指向尾部的结点 */
	for (i=0; i < n; i++)
	{
		p = (Node *)malloc(sizeof(Node)); /*  生成新结点 */
		p->data = rand()%100+1;           /*  随机生成100以内的数字 */
		r->next=p;                        /* 将表尾终端结点的指针指向新结点 */
		r = p;                            /* 将当前的新结点定义为表尾终端结点 */
	}
	r->next = NULL;                       /* 表示当前链表结束 */
}

/* 初始条件:顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L) */
/* 操作结果:删除L的第i个数据元素,并用e返回其值,L的长度减1 */
Status ListDelete(LinkList *L,int i,ElemType *e)
{
	int j;
	LinkList p,q;
	p = *L;
	j = 1;
	while (p->next && j < i)	/* 遍历寻找第i个元素 */
	{
        p = p->next;
        ++j;
	}
	if (!(p->next) || j > i)
	    return ERROR;           /* 第i个元素不存在 */
	q = p->next;
	p->next = q->next;			/* 将q的后继赋值给p的后继 */
	*e = q->data;               /* 将q结点中的数据给e */
	free(q);                    /* 让系统回收此结点,释放内存 */
	return OK;
}

Status ListReverse(LinkList L)
{
    LinkList current,pnext,prev;
    if(L == NULL || L->next == NULL)
        return L;
    current = L->next;                           //p1指向链表头节点的下一个节点
    pnext = current->next;
    current->next = NULL;
    while(pnext)
    {
        prev = pnext->next;
        pnext->next = current;
        current = pnext;
        pnext = prev;
    }
    printf("current = %d,next = %d \n",current->data,current->next->data);
    L->next = current;                           //将链表头节点指向p1
    return L;
}

int main()
{
    LinkList L;
    Status i;
    char opp;
    ElemType e;
    int find;
    int tmp;

    i=InitList(&L);
    printf("初始化L后:ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));

    printf("\n1.查看链表 \n2.创建链表(尾插法) \n3.链表长度 \n4.链表逆序 \n0.退出 \n请选择你的操作:\n");
    while(opp != '0'){
        scanf("%c",&opp);
        switch(opp){
            case '1':
                ListTraverse(L);
                printf("\n");
                break;

            case '2':
                CreateListTail(&L,20);
                printf("整体创建L的元素(尾插法):\n");
                ListTraverse(L);
                printf("\n");
                break;

            case '3':
                //clearList(pHead);   //清空链表
                printf("ListLength(L)=%d \n",ListLength(L));
                printf("\n");
                break;

            case '4':
                //printf("需要删除第几个结点?\n");
                //scanf("%d", &find);
                //ListDelete(&L,find,&e);
                ListReverse(L);
                ListTraverse(L);
                printf("\n");
                break;

            case '0':
                exit(0);
        }
    }

}


延伸阅读

此文章所在专题列表如下:

  1. 结构之美:定义一个线性表
  2. 结构之美:线性表的查找、插入与删除操作
  3. 结构之美:线性表的链式存储结构——链表
  4. 结构之美:单链表的初始化、创建与遍历
  5. 结构之美:单链表的头结点与头指针
  6. 结构之美:使用头插法创建单链表
  7. 结构之美:使用尾插法创建单链表
  8. 结构之美:单链表的销毁删除
  9. 结构之美:查找单链表指定位置结点的数据
  10. 结构之美:在单链表指定位置插入数据
  11. 结构之美:删除单链表指定位置的数据
  12. 结构之美:单链表逆序
  13. 结构之美:判断单链表中是否有环
  14. 结构之美:获取单链表倒数第N个结点值
  15. 单循环链表的初始化、创建、删除、查找与遍历
  16. 结构之美:双向循环链表的结构与定义

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