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python/TangDou/CSP-J/J2_2020/ZhuanTi_BiaoDaShi/链式前向星.md

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2025-08-30 18:35:01 +08:00
##[$AcWing$ $826$. 单链表 ](https://www.acwing.com/problem/content/828/)
### 一、题目描述
实现一个单链表,链表初始为空,支持三种操作:
向链表头插入一个数;删除第 $k$ 个插入的数后面的数;
在第 $k$ 个插入的数后插入一个数。
现在要对该链表进行 $M$ 次操作,进行完所有操作后,从头到尾输出整个链表。
注意:题目中第 $k$ 个插入的数并不是指当前链表的第 $k$ 个数。例如操作过程中一共插入了 $n$ 个数,则按照插入的时间顺序,这 $n$ 个数依次为:第 $1$ 个插入的数,第 $2$ 个插入的数,…第 $n$ 个插入的数。
**输入格式**
第一行包含整数 $M$,表示操作次数。
接下来 $M$ 行,每行包含一个操作命令,操作命令可能为以下几种:
> `H x`,表示向链表头插入一个数 `x`。
`D k`,表示删除第 `k` 个插入的数后面的数(当 `k` 为 `0` 时,表示删除头结点)。
`I k x`,表示在第 `k` 个插入的数后面插入一个数 `x`(此操作中 `k` 均大于 `0`)。
**输出格式**
共一行,将整个链表从头到尾输出。
**数据范围**
$1≤M≤100000$所有操作保证合法。
**输入样例:**
```cpp {.line-numbers}
10
H 9
I 1 1
D 1
D 0
H 6
I 3 6
I 4 5
I 4 5
I 3 4
D 6
```
**输出样例:**
```cpp {.line-numbers}
6 4 6 5
```
### 二、链表有什么用,用数组不就可以了吗?
数组是一种支持随机访问,但不支持在任意位置插入或删除元素的数据结构。与之相对应,**链表支持在任意位置插入或删除,但只能按顺序依次访问其中的元素**。
本节主要用数组模拟链表,速度更快,并且为静态存储。
$e[N]$存储节点的值,$ne[N]$存储该节点下一节点的下标。
注意:下标从零开始,第$k$个数对应数组$e[k-1]$;在删除节点时,要判断该节点是否为头节点,若为头节点,直接$head$指向该节点所指向的位置,即$head = ne[head]$;
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/8562/202109/8562-20210909104344568-1479835633.jpg)
1、将链表初始化,$head$指向$-1$。
2、将$x$插到头结点。
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/8562/202109/8562-20210909104351989-981575149.jpg)
3、在第$k$个数后面插入$x$
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/8562/202109/8562-20210909104357566-642699058.jpg)
4、删除第$k$个节点后面的数
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/8562/202109/8562-20210909104403345-440403937.jpg)
### 三、C++ 代码
```cpp {.line-numbers}
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N = 100010;
// 链表头:hh,空链表时,hh = φ 用数字-1来表示φ; 非空链表时,hh指向链表的第一个结点
// 链表结点:① 位置: idx ② 值: e[idx] , ③ 下一个结点的位置 : ne[idx]
// idx:下一个可用结点编号
int e[N], ne[N], idx, hh = -1;
void add_to_head(int x) {
e[idx] = x, ne[idx] = hh, hh = idx++;
}
void add(int k, int x) {
e[idx] = x, ne[idx] = ne[k], ne[k] = idx++;
}
void remove(int k) {
ne[k] = ne[ne[k]];
}
int main() {
int m;
cin >> m;
while (m--) {
int k, x;
char op;
cin >> op;
if (op == 'H') { // 表示向链表头插入一个数 x
cin >> x;
add_to_head(x);
} else if (op == 'D') { // 表示删除第 k 个插入的数后面的数
cin >> k;
if (k == 0)
hh = ne[hh];
else
remove(k - 1);
} else { // 表示在第 k 个插入的数后面插入一个数 x
cin >> k >> x;
add(k - 1, x);
}
}
for (int i = hh; ~i; i = ne[i]) printf("%d ", e[i]);
return 0;
}
```
### 链式前向星代码解析
```cpp {.line-numbers}
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N = 10010, M = N << 1; // 最大顶点数,最大边数
/*
链式前向星:保存的是每一个顶点的所有出边
h[u] 表示点u为出发点的第一条边的编号
e[i] 表示第i条边的指向终点,有时也写作to[i]
ne[i] 表示第i条边的下一条边的编号
idx 记录边的数量,表现在代码中就是一个计数器
*/
int e[M], h[N], idx, w[M], ne[M];
// 添加一条从 a 到 b 的边,边权为c
void add(int a, int b, int c = 0) {
// e[idx]=b 第idx号边,是指向点b的
// ne[idx]=h[a] 第idx号边,它的下一条边是原来h[a]指向的边
// w[idx]=c 第idx号边,权值是c
// h[a]=idx++ 以a点为出发点的所有边组成的链表中,第一个是idx号边,头插法
e[idx] = b, ne[idx] = h[a], w[idx] = c, h[a] = idx++;
}
int main() {
// 初始化
memset(h, -1, sizeof h);
int n = 5; // 顶点数
// 添加边
add(0, 1);
add(0, 2);
add(1, 3);
add(2, 3);
add(3, 4);
// 遍历从每个顶点出发的边
for (int u = 0; u < n; u++) {
cout << "从 " << u << "号节点引出的边: " << endl;
for (int i = h[u]; ~i; i = ne[i]) { // 枚举从点u出发的每条边
int v = e[i];
// u 到点 v 的边
cout << u << " -> " << v << endl;
}
cout << endl;
}
return 0;
}
```