單鏈表的基本操作

單鏈表的基本操作演講人：xxx單鏈表概述單鏈表的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)單鏈表的基本操作單鏈表的遍歷與輸出單鏈表的性能分析單鏈表的應(yīng)用實(shí)例目錄contents單鏈表概述01單鏈表是一種鏈?zhǔn)酱嫒〉臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它用一組地址任意的存儲(chǔ)單元存放線性表中的數(shù)據(jù)元素。定義單鏈表中的元素以結(jié)點(diǎn)形式存儲(chǔ)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)包含元素本身和一個(gè)指向下一個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針；單鏈表允許插入和刪除操作，但查找需要從頭結(jié)點(diǎn)開(kāi)始順序遍歷。特點(diǎn)定義與特點(diǎn)鏈表與數(shù)組的區(qū)別空間利用率數(shù)組在定義時(shí)需要預(yù)先分配一定的連續(xù)空間，可能會(huì)造成空間浪費(fèi)；而單鏈表根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)分配存儲(chǔ)空間，空間利用率較高。插入和刪除操作在數(shù)組中插入或刪除元素需要移動(dòng)大量元素；而在單鏈表中，插入和刪除操作只需修改相關(guān)結(jié)點(diǎn)的指針，操作相對(duì)簡(jiǎn)便。存儲(chǔ)方式數(shù)組是連續(xù)存儲(chǔ)的，即內(nèi)存中相鄰的元素存放在相鄰的存儲(chǔ)單元中；而單鏈表是鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)的，每個(gè)元素的存儲(chǔ)位置可以是任意的，通過(guò)指針將各個(gè)元素鏈接起來(lái)。030201由于單鏈表在插入和刪除元素時(shí)只需修改指針，因此適用于需要頻繁進(jìn)行這兩種操作的場(chǎng)景。需要頻繁插入和刪除元素的場(chǎng)景單鏈表可以動(dòng)態(tài)分配存儲(chǔ)空間，適用于無(wú)法確定元素?cái)?shù)量的場(chǎng)景，如動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集合的存儲(chǔ)。無(wú)法確定元素?cái)?shù)量的場(chǎng)景雖然單鏈表不支持隨機(jī)訪問(wèn)，但在某些應(yīng)用中，只需要順序訪問(wèn)鏈表中的元素，此時(shí)使用單鏈表是合適的。順序訪問(wèn)的場(chǎng)景單鏈表的應(yīng)用場(chǎng)景單鏈表的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)02存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素信息的域，也稱為"元素"。數(shù)據(jù)域指針域結(jié)點(diǎn)整體存儲(chǔ)下一個(gè)結(jié)點(diǎn)的地址信息，也稱為"指針"或"鏈"。包含數(shù)據(jù)域和指針域的整體結(jié)構(gòu)，是鏈表的基本組成單位。結(jié)點(diǎn)的定義連接結(jié)點(diǎn)從鏈表的頭結(jié)點(diǎn)開(kāi)始，通過(guò)指針域依次訪問(wèn)鏈表的每個(gè)結(jié)點(diǎn)。遍歷鏈表插入和刪除操作在進(jìn)行插入或刪除操作時(shí)，通過(guò)修改指針的指向，實(shí)現(xiàn)鏈表結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)調(diào)整。通過(guò)指針域存儲(chǔ)下一個(gè)結(jié)點(diǎn)的地址，實(shí)現(xiàn)鏈表各結(jié)點(diǎn)之間的連接。指針的作用結(jié)點(diǎn)圖示用圖形化的方式展示鏈表的結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)通過(guò)箭頭指向下一個(gè)結(jié)點(diǎn)。存儲(chǔ)空間鏈表中的結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)在內(nèi)存的任意位置，通過(guò)指針的鏈接形成邏輯上的線性結(jié)構(gòu)。示例說(shuō)明通過(guò)具體的示例展示單鏈表如何存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，如存儲(chǔ)整數(shù)序列或字符串等。單鏈表的存儲(chǔ)示意圖單鏈表的基本操作03創(chuàng)建一個(gè)空鏈表，并將頭指針設(shè)置為NULL。初始化鏈表通過(guò)多次調(diào)用插入操作，將元素按照順序插入到鏈表中。逐個(gè)插入元素在插入元素的過(guò)程中，可以維護(hù)一個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)記錄鏈表的長(zhǎng)度。鏈表長(zhǎng)度計(jì)數(shù)創(chuàng)建單鏈表010203插入結(jié)點(diǎn)將新結(jié)點(diǎn)的指針指向原鏈表的頭結(jié)點(diǎn)，并將頭指針指向新結(jié)點(diǎn)。插入到鏈表頭部找到插入位置的前一個(gè)結(jié)點(diǎn)，將新結(jié)點(diǎn)的指針指向插入位置的下一個(gè)結(jié)點(diǎn)，并將前一個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針指向新結(jié)點(diǎn)。插入到鏈表中間遍歷鏈表找到最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)，將新結(jié)點(diǎn)的指針設(shè)置為NULL，并將最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針指向新結(jié)點(diǎn)。插入到鏈表尾部刪除結(jié)點(diǎn)刪除鏈表頭部結(jié)點(diǎn)將頭指針指向原鏈表的第二個(gè)結(jié)點(diǎn)，刪除原頭結(jié)點(diǎn)。01刪除鏈表中間結(jié)點(diǎn)找到要?jiǎng)h除結(jié)點(diǎn)的前一個(gè)結(jié)點(diǎn)，將其指針指向要?jiǎng)h除結(jié)點(diǎn)的下一個(gè)結(jié)點(diǎn)，并釋放要?jiǎng)h除結(jié)點(diǎn)的內(nèi)存。02刪除鏈表尾部結(jié)點(diǎn)遍歷鏈表找到倒數(shù)第二個(gè)結(jié)點(diǎn)，將其指針設(shè)置為NULL，并釋放最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)的內(nèi)存。03按值查找遍歷鏈表，比較每個(gè)結(jié)點(diǎn)的值是否等于目標(biāo)值，如果找到則返回該結(jié)點(diǎn)指針，否則返回NULL。按位置查找根據(jù)索引值遍歷鏈表，找到對(duì)應(yīng)位置的結(jié)點(diǎn)并返回其指針，如果索引超出范圍則返回NULL。查找結(jié)點(diǎn)單鏈表的遍歷與輸出04遍歷鏈表前需要將指針初始化到鏈表的頭結(jié)點(diǎn)，從頭結(jié)點(diǎn)開(kāi)始遍歷。初始化指針從頭結(jié)點(diǎn)開(kāi)始，沿著指針一直遍歷到鏈表的末尾，通常需要判斷指針是否為NULL，以避免訪問(wèn)空指針。遍歷鏈表在遍歷鏈表時(shí)，可以訪問(wèn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)元素和指針，根據(jù)需求進(jìn)行相應(yīng)的操作。訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)遍歷方法順序輸出根據(jù)鏈表的遍歷順序，從頭到尾依次輸出每個(gè)元素的值。按需輸出根據(jù)實(shí)際需求，可以輸出鏈表中特定的元素或滿足特定條件的元素。輸出鏈表元素單鏈表的性能分析05查找在單鏈表的任意位置插入元素，需要先找到插入位置的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)，時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，插入操作本身時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。插入刪除刪除單鏈表的任意節(jié)點(diǎn)，需要先找到要?jiǎng)h除節(jié)點(diǎn)的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)，時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，刪除操作本身時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。在單鏈表中查找某個(gè)元素，需要從頭節(jié)點(diǎn)開(kāi)始遍歷，平均時(shí)間復(fù)雜度為O(n)。時(shí)間復(fù)雜度分析每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素和指針，因此單鏈表的空間復(fù)雜度為O(n)。節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)除了節(jié)點(diǎn)本身所需的空間外，單鏈表不需要額外的存儲(chǔ)空間，因此空間復(fù)雜度相對(duì)較低。額外空間單鏈表的內(nèi)存分配是動(dòng)態(tài)的，可以根據(jù)需要隨時(shí)分配和釋放節(jié)點(diǎn)，因此內(nèi)存利用率較高。內(nèi)存分配空間復(fù)雜度分析010203單鏈表的應(yīng)用實(shí)例06已知n個(gè)人（以編號(hào)1，2，3...n分別表示）圍坐在一張圓桌周?chē)木幪?hào)為k的人開(kāi)始報(bào)數(shù)，數(shù)到m的那個(gè)人出列；他的下一個(gè)人又從1開(kāi)始報(bào)數(shù)，數(shù)到m的那個(gè)人又出列；依此規(guī)律重復(fù)下去，直到圓桌周?chē)娜巳砍隽小＜s瑟夫環(huán)問(wèn)題描述使用單鏈表模擬約瑟夫環(huán)問(wèn)題，通過(guò)遍歷鏈表找到需要?jiǎng)h除的節(jié)點(diǎn)，并將其從鏈表中刪除，直到鏈表中只剩下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。約瑟夫環(huán)問(wèn)題解決方案約瑟夫環(huán)問(wèn)題鏈表反轉(zhuǎn)問(wèn)題描述將單鏈表中的節(jié)點(diǎn)順序反轉(zhuǎn)，即將頭節(jié)點(diǎn)變?yōu)槲补?jié)點(diǎn)，尾節(jié)點(diǎn)變?yōu)轭^節(jié)點(diǎn)。鏈表反轉(zhuǎn)問(wèn)題解決方案遍歷鏈表，將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針指向前一個(gè)節(jié)點(diǎn)，最后將頭節(jié)點(diǎn)指針指向原鏈表的最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)，完成鏈表反轉(zhuǎn)。鏈表反轉(zhuǎn)問(wèn)題兩個(gè)鏈表合并問(wèn)題描述將兩個(gè)單鏈表合并為一個(gè)單鏈表，合并后的鏈表包含兩個(gè)原鏈表中的所有節(jié)點(diǎn)。兩個(gè)鏈表合并問(wèn)題解決方案