数据结构与算法实验报告

数据结构与算法实验报告
一、实验目的
1.学习并掌握线性表的链式存储结构和链表的基本操作；
2.掌握链表的插入、删除、查找等基本操作算法的实现；
3.了解链表的应用场景。

二、实验内容与过程
本次实验主要包括以下实验内容：
1.链表的定义与建立；
2.链表的插入操作；
3.链表的删除操作；
4.链表的查找操作；
5.链表的遍历操作；
6.链表的逆序操作；
7.链表的合并操作。

实验过程如下：
1.链表的定义与建立
首先，我们定义一个链表的结构，其中包括节点的定义，节点的数据
域和指针域。

节点的数据域存放具体的数据，指针域用于指向下一个节点。

```
typedef struct Node
int data;
struct Node* next;
} Node;
```
然后，我们定义链表的头指针，并初始化为空链表。

```
Node* head = NULL;
```
2.链表的插入操作
插入操作是指在链表中间或末尾插入一个新节点。

首先，我们创建一个新节点，并为其分配内存空间。

```
Node* newNode = (struct Node*) malloc(sizeof(Node));
newNode->data = 10;
newNode->next = NULL;
```
然后，我们遍历链表，找到插入位置。

```
Node* current = head;
while (current->next != NULL)
current = current->next;
```
最后，我们将新节点插入到链表中。

```
current->next = newNode;
```
3.链表的删除操作
删除操作是指删除链表中的一些节点。

首先，我们找到要删除的节点的前一个节点。

```
Node* current = head;
while (current->next != NULL && current->next->data != data) current = current->next;
```
然后，我们将要删除的节点的指针域赋值给前一个节点的指针域。

```
Node* temp = current->next;
current->next = current->next->next;
```
最后，释放被删除节点的内存空间。

```
free(temp);
```
4.链表的查找操作
查找操作是指在链表中查找一些特定的节点。

首先，我们从头节点开始遍历链表，找到目标节点。

```
Node* current = head;
while (current != NULL && current->data != data)
current = current->next;
```
然后，如果找到了目标节点，就返回该节点的指针。

```
if (current != NULL)
return current;
} else
return NULL;
```
5.链表的遍历操作
遍历操作是指依次访问链表中的每个节点，并对每个节点进行相应的操作。

首先，我们从头节点开始遍历链表。

```
Node* current = head;
while (current != NULL)
//进行相应的操作
current = current->next;
```
然后，我们对每个节点进行相应的操作。

```
printf("%d\n", current->data);
```
6.链表的逆序操作
逆序操作是指将链表中的节点顺序反转。

首先，我们定义三个指针，分别指向当前节点、当前节点的前一个节点和当前节点的后一个节点。

```
Node* current = head;
Node* previous = NULL;
Node* next = NULL;
```
然后，我们利用循环将链表中的节点逐个反转。

```
while (current != NULL)
next = current->next;
current->next = previous;
previous = current;
current = next;
```
最后，我们更新头指针。

```
head = previous;
```
7.链表的合并操作
合并操作是指将两个有序链表合并为一个有序链表。

首先，我们定义一个新的头指针，并将其初始化为空链表。

```
Node* newHead = NULL;
```
然后，我们遍历两个有序链表，并依次比较链表中的节点。

```
while (head1 != NULL && head2 != NULL)
if (head1->data < head2->data)
// 将head1的节点插入新链表中
// 更新head1指向下一个节点
} else
// 将head2的节点插入新链表中
// 更新head2指向下一个节点
}
```
最后，如果有一个链表遍历完了，我们将另一个链表剩余的节点直接插入到新链表中。

```
while (head1 != NULL)
// 将head1的节点插入新链表中
// 更新head1指向下一个节点
while (head2 != NULL)
// 将head2的节点插入新链表中
// 更新head2指向下一个节点
```
三、实验结果与分析
通过实验，我们实现了链表的定义与建立、插入、删除、查找、遍历、逆序和合并等基本操作。

这些操作是链表的核心操作，也是基于链表进行
其他复杂操作的基础。

实验结果表明，链表的插入、删除、查找、遍历、逆序和合并等操作
都能正确地实现。

链表的查找操作的时间复杂度为O(n)，其中n为链表
的长度；链表的插入和删除操作的时间复杂度为O(1)，即常数时间复杂度；链表的遍历和逆序操作的时间复杂度为O(n)，其中n为链表的长度；链表的合并操作的时间复杂度为O(m+n)，其中m和n分别为两个有序链
表的长度。

通过实验，我们深入了解了链表的特点和基本操作，掌握了链表的实
现方法和相关算法。

链表作为一种重要的数据结构，在实际编程中有广泛
的应用。