链表

链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。链表由一系列结点（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。

 

 

一、链表的创建操作

刚开始，链表为空。咱们需要创建一个头节点。头节点可以用来存储节点数据，也可以不存储节点数据。咱们这里以不存储数据为例。
（1）创建头节点
因为头节点不存储数据，所以头节点的数据域可初始化为0或-1，也可以不用初始化，系统会自动分配一个随机数。

 

（2）插入第一个节点

 

 

上面这个图也可以简化表示为：

 

 

（3）插入第二个节点
这里咱们假定不用考虑节点数据域值的大小顺序，直接插到链表的末尾即可。若要按数据域大小排序，插入时加个判断即可。

 

 

实现代码：

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>

typedef int ElementType;        //    定义数据类型,可根据需要进行其他类型定义

// 定义链表结点
typedef struct ListNode
{
    ElementType  Element;  //    数据域，存放数据
    ListNode* Next;        //    指向下一个链表节点
}Node, *PNode;

//    链表创建函数定义
PNode createList(void)
{
    // 创建分配一个头节点内存空间，头节点相当于链表的哨兵，不存放数据
    PNode pHead = (PNode)malloc(sizeof(Node));
    if (pHead == NULL)    //    判断是否分配成功
    {
        printf("空间分配失败 
");
        exit(-1);
    }

    PNode pTail = pHead;    //    链表的末尾节点，初始指向头节点
    pTail->Next = NULL;    //    最后一个节点指针置为空

    int len ;    //    用于定义链表长度
    int val ;    //    用于存放节点数值
    printf("请输入节点个数：");
    scanf("%d", &len);        //    输入节点个数

    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        PNode pNew = (PNode)malloc(sizeof(Node));    //    分配一个新节点
        if (pNew == NULL)
        {
            printf("分配新节点失败
");
            exit(-1);
        }

        printf("请输入第 %d 个节点的数据：", i + 1);
        scanf("%d", &val);    // 输入链表节点的数据

        pNew->Element = val;  // 把数据赋值给节点数据域
        pTail->Next = pNew;   // 末尾节点指针指向下一个新节点
        pNew->Next = NULL;    // 新节点指针指向为空
        pTail = pNew;         // 将新节点复制给末尾节点
    }

    printf("创建链表成功
");

    return pHead;    //    返回头节点
}

int main()
{
    createList();    //创建一个指针，使其指向新创建的链表的头指针
    return 0;
}

运行结果：

请输入节点个数：5
请输入第 1 个节点的数据：10
请输入第 2 个节点的数据：20
请输入第 3 个节点的数据：30
请输入第 4 个节点的数据：40
请输入第 5 个节点的数据：50
创建链表成功

二、链表的遍历操作

实现代码：

// 定义链表遍历函数
void traverseList(PNode head) 
{
    PNode P = head->Next;       // 首节点赋值给临时节点P
    printf("遍历链表的值为：");
    if (P == NULL)
    {
        printf("链表为空");
    }
    
    while (P != NULL)           // 当临时节点P不为尾节点时，输出当前节点值 
    {
        printf("%d ", P->Element);
        P = P->Next;
    }
    
    printf("
");
}

三、链表的查询操作

// 定义链表查询函数
PNode findNode(PNode head) 
{
    PNode P = head->next;   // 定义临时指针P指向首节点的地址
    int num = 0;            // 用于记录链表节点位置
    int val = 0;            // 用于存放要查询的值
    printf("请输入要查询的数：");
    scanf("%d", &val);      //    输入要查询的数值
    while (P != NULL && P->Element != val) 
    {
        P = P->Next;
        ++num;
    }
    
    if (P != NULL)
    {
        printf("找到的节点为：%d", num + 1);
    }
    else
    {
        printf("找不到该节点");
    }
    
    printf("
");
    
    return P;
}

四、链表的插入操作

假设要插入到节点p和q之间，则需要执行两步操作：
（1）s-> next = q，这是让s的next指向q；
（2）p->next = s，这是让s成为p的下一个结点，此时p的next不再指向q。

 

上面这个图也可简化表示为：

 

 

实现代码：

// 定义链表插入函数
// 在链表位置第pos节点前插入包含数据val的节点
void insertNode(PNode head, int pos, int val)
{
    int position = 0;
    PNode P = head;    //    定义节点p指向头节点
    //    寻找pos节点的前驱结点
    while (P != NULL&&position<pos - 1)
    {
        P = P->Next;
        ++position;
    }

    PNode tmp = (PNode)malloc(sizeof(Node));    //    分配一个临时节点用来存储要插入的数据
    if (tmp == NULL)
    {
        printf("内存分配失败！");
        exit(-1);
    }

    //    插入节点
    tmp->Element = val;
    tmp->Next = P->Next;
    P->Next = tmp;
}

五、链表的删除操作

（一）删除整个链表

实现代码：

// 定义删除整个链表函数
void deleteList(PNode head) 
{
    PNode P, tmp;
    P = head->Next;    //定义指针P指向链表要删除的链表List的第一个点节点
    List->Next = NULL;
    while (P != NULL)
    {
        tmp = P->Next;        //临时Tmp指向要删除的节点的下个节点
        free(P);    //释放指针P指向的节点
        P = tmp;    //重新赋值
    }

    printf("删除链表成功！
");
}

（二）删除链表中的节点

假如要删掉s节点，则需要做两步操作：
（1）p->next = s->next，让s的下一个节点即q，变成p的下一个节点；

 

 

（2）free(s)，把s节点从内存里释放。

 

 

实现代码：

//  定义删除链表元素函数
//  删除链表中的第pos个节点
void deleteNode(PNode head, int pos) 
{
    int position = 0;
    PNode P = head;    // 定义一个指针p指向链表头节点
    // 寻找pos节点位置的前驱节点
    while (P != NULL&&position < pos - 1) 
    {
        P = P->Next;
        ++position;
    }

    //    删除节点
    PNode tmp = P->Next;    //    定义临时指针Tmp指向要删除的节点
    P->Next = tmp->Next;    //    使要删除节点的前驱结点指向其后驱节点
    free(tmp);    //    释放删除节点的内存空间，防止内存泄漏
    tmp = NULL;    //    使q指向空指针，防止产生野指针
}

六、完整代码实现

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>

typedef int ElementType;    // 定义数据类型,可根据需要进行其他类型定义
                            // 链表节点的定义
typedef struct ListNode
{
    ElementType  Element;   // 数据域，存放数据
    ListNode* Next;         // 指向下一个链表节点
}Node, *PNode;


// 函数声明
PNode createList(void);     // 声明创建链表函数
void traverseList(PNode head);    // 声明遍历链表函数
void insertNode(PNode head, int pos, int val);        // 声明链表插入函数
void deleteList(PNode head);    // 声明删除整个链表函数
void deleteNode(PNode head, int pos);    // 声明删除链表元素函数
PNode findNode(PNode head);    // 声明链表查询函数


int main()
{
    PNode head = createList();  // 创建一个指针，使其指向新创建的链表的头指针
    traverseList(head);         // 遍历链表
    findNode(head);             // 链表查询
    insertNode(head, 3, 100);   // 链表插入，在第三个位置插入数值100
    traverseList(head);
    deleteNode(head, 3);        // 删除链表第三个节点
    traverseList(head);
    deleteList(head);        // 删除整个链表
    traverseList(head);

    return 0;
}

//    创建链表函数定义
PNode createList(void)
{
    int len ;    //    用于定义链表长度
    int val ;    //    用于存放节点数值
    PNode pHead = (PNode)malloc(sizeof(Node));    //    创建分配一个头节点内存空间
    if (pHead == NULL)    //    判断是否分配成功
    {
        printf("空间分配失败 
");
        exit(-1);
    }

    PNode pTail = pHead;    //    链表的末尾节点，初始指向头节点
    pTail->Next = NULL;    //    最后一个节点指针置为空
    printf("请输入节点个数：");
    scanf("%d", &len);        //    输入节点个数
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        PNode pNew = (PNode)malloc(sizeof(Node));    //    分配一个新节点
        if (pNew == NULL)
        {
            printf("分配新节点失败
");
            exit(-1);
        }

        printf("请输入第 %d 个节点的数据：", i + 1);
        scanf("%d", &val);    //    输入链表节点的数据

        pNew->Element = val;    //    把数据赋值给节点数据域
        pTail->Next = pNew;    //    末尾节点指针指向下一个新节点
        pNew->Next = NULL;        //    新节点指针指向为空
        pTail = pNew;    //    将新节点复制给末尾节点
    }

    printf("创建链表成功
");

    return pHead;    //    返回头节点
}

//    定义链表遍历函数
void traverseList(PNode head)
{
    PNode P = head->Next;    //    首节点赋值给临时节点P
    printf("遍历链表的值为：");
    if (P == NULL)
    {
        printf("链表为空");
    }

    while (P != NULL)        //当临时节点P不为尾节点时，输出当前节点值
    {
        printf("%d ", P->Element);
        P = P->Next;
    }

    printf("
");
}

//    定义链表查询函数
PNode findNode(PNode head)
{
    PNode P = head->Next;    //    定义临时指针P指向首节点的地址
    int num = 0;    //    用于记录链表节点位置
    int val = 0;    //    用于存放要查询的值
    printf("请输入要查询的数：");
    scanf("%d", &val);    //    输入要查询的数值
    while (P != NULL&&P->Element != val)
    {
        P = P->Next;
        ++num;
    }

    if (P != NULL)
    {
        printf("找到的节点为：%d", num + 1);
    }
    else
    {
        printf("找不到该节点");
    }

    printf("
");

    return P;
}

//     定义链表插入函数
//    在链表位置第pos节点前插入包含数据val的节点
void insertNode(PNode head, int pos, int val)
{
    int position = 0;
    PNode P = head;    //    定义节点p指向头节点
                    //    寻找pos节点的前驱结点
    while (P != NULL&&position<pos - 1)
    {
        P = P->Next;
        ++position;
    }
    PNode tmp = (PNode)malloc(sizeof(Node));    //    分配一个临时节点用来存储要插入的数据
    if (tmp == NULL)
    {
        printf("内存分配失败！");
        exit(-1);
    }

    //    插入节点
    tmp->Element = val;
    tmp->Next = P->Next;
    P->Next = tmp;
}

//定义删除整个链表函数
void deleteList(PNode head)
{
    PNode P, tmp;
    P = head->Next;    //定义指针P指向链表要删除的链表List的第一个点节点
    head->Next = NULL;
    while (P != NULL)
    {
        tmp = P->Next;        //临时Tmp指向要删除的节点的下个节点
        free(P);    //释放指针P指向的节点
        P = tmp;    //重新赋值
    }

    printf("删除链表成功！
");
}

//    定义删除链表元素函数
//    删除链表中的第pos节点
void deleteNode(PNode head, int pos)
{
    int position = 0;
    PNode P = head;    //    定义一个指针p指向链表头节点
                    //    寻找pos节点位置的前驱节点
    while (P != NULL&&position < pos - 1)
    {
        P = P->Next;
        ++position;
    }

    //    删除节点
    PNode tmp = P->Next;    //    定义临时指针Tmp指向要删除的节点
    P->Next = tmp->Next;    //    使要删除节点的前驱结点指向其后驱节点
    free(tmp);    //    释放删除节点的内存空间，防止内存泄漏
    tmp = NULL;    //    使q指向空指针，防止产生野指针
}

运行结果：

请输入节点个数：5
请输入第 1 个节点的数据：10
请输入第 2 个节点的数据：20
请输入第 3 个节点的数据：30
请输入第 4 个节点的数据：40
请输入第 5 个节点的数据：50
创建链表成功
遍历链表的值为：10 20 30 40 50
请输入要查询的数：30
找到的节点为：3
遍历链表的值为：10 20 100 30 40 50
遍历链表的值为：10 20 30 40 50
删除链表成功！
遍历链表的值为：链表为空