【链表】是计算机科学中一种重要的数据结构,它与数组相比有着显著的优势。数组在创建时必须预先分配固定大小的内存,而链表则允许动态地分配和释放内存,因此更加灵活。链表由一系列被称为节点的结构组成,每个节点包含两部分:数据域,用于存储实际的数据;指针域,用于存储指向下一个节点的地址。这种结构使得链表可以在内存中的任何位置插入或删除元素,而不像数组那样受到固定索引的限制。
【单向链表】是链表的一种形式,其中每个节点只有一个指针,指向链表中的下一个节点。链表的末尾有一个特殊的节点,其指针域为NULL,标志着链表的结束。例如,在C语言中,我们可以这样定义一个单向链表的节点:
```c
struct node {
int data;
struct node *next;
};
```
这里的`data`字段用于存储数据,`next`字段则是一个指针,指向链表中的下一个`node`结构。
【内存动态分配】在链表中至关重要。C语言提供了`malloc()`函数来动态分配内存,例如,如果我们需要创建一个`student`类型的节点,可以这样写:
```c
student *p = (student*) malloc(sizeof(student));
```
或者,如果使用C++,我们可以使用`new`运算符:
```c++
student *p = new student;
```
这两种方式都会在堆上分配足够的内存来存储一个`student`结构,并返回一个指向它的指针。
【链表操作】主要包括链表的创建、遍历、插入和删除。创建链表时,首先需要声明一个链表头指针,并将其初始化为NULL,表示一个空链表。然后,可以通过不断分配新的节点并将其`next`指针指向前一个节点,来添加节点到链表的末尾。例如:
```c
struct student *head = NULL, *tail, *newNode;
// 创建新节点
newNode = (student*) malloc(sizeof(student));
// 初始化新节点
newNode->num = 99101;
newNode->score = 89.5;
newNode->next = NULL;
// 添加到链表
if (head == NULL) {
head = newNode;
tail = newNode;
} else {
tail->next = newNode;
tail = newNode;
}
```
链表的遍历通常通过头指针开始,沿着每个节点的`next`指针移动。删除操作则需要找到要删除节点的前一个节点,然后更新前一个节点的`next`指针指向被删除节点的下一个节点。
【静态链表】与动态链表不同,静态链表的节点是在程序编译时就确定的,而不是在运行时动态创建。例如,如果在代码中直接定义了几个`student`节点,它们的内存不会在程序运行期间释放,这就是静态链表的特性。
总结来说,链表是一种高效的数据结构,尤其在处理需要频繁插入和删除操作的情况时。单向链表作为链表的一个基本类型,通过动态内存分配和指针链接,提供了对数据的灵活管理。理解和掌握链表的操作对于编程,特别是C/C++等不支持内置动态数组的语言,是非常重要的。