C语言版本：单链表的实现

slist.h

#ifndef __SLIST_H__
#define __SLIST_H__

#include<cstdio>
#include<malloc.h>
#include<assert.h>
typedef int ElemType;
typedef struct Node { //定义单链表中的结点信息
    ElemType data; //结点的数据域
    struct Node *next; //结点的指针域
}Node,*PNode;
typedef struct List { //定义单链表的链表信息
    PNode first; //first指向单链表中的第一个结点
    PNode last; //last指向单链表中的最后一个结点
    size_t size; //记录单链表中的结点个数
}List;

void InitList(List *list);//初始化单链表
void push_back(List *list, ElemType x);//在单链表的末尾插入元素
void push_front(List *list, ElemType x);//在单链表的头部插入元素
void show_list(List *list);//打印单链表
void pop_back(List *list);//删除单链表的最后一个元素
void pop_front(List *list);//删除单链表的第一个元素
void insert_val(List *list, ElemType val);//将数据元素插入到单链表中（要求此时单链表中的数据元素顺序排列）
Node* find(List *list, ElemType x);//查找单链表中数据值为x的结点
int length(List *list);//求单链表的长度
void delete_val(List *list, ElemType x);//按值删除单链表中的某个数据元素
void sort(List *list);//对单链表进行排序
void reverse(List *list);//逆置单链表
void clear(List *list);//清除单链表
void destroy(List *list);//摧毁单链表

#endif //__SLIST_H__

slist.cpp

#include"slist.h"

void InitList(List *list) {
    list->first = list->last = (Node*)malloc(sizeof(Node)); //头结点
    assert(list->first != NULL);
    list->first->next = NULL;
    list->size = 0;
}

void push_back(List *list, ElemType x) {
    //step 1：创建一个新的结点
    Node *s = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    assert(s != NULL);
    s->data = x;
    s->next = NULL;
    //step 2：将新结点插入单链表的表尾
    list->last->next = s;
    list->last = s;
    //step 3：更新单链表的长度
    list->size++;
}

void push_front(List *list, ElemType x) {
    //step 1：创建一个新的结点
    Node *s = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    assert(s != NULL);
    s->data = x;
    s->next = NULL;
    //step 2：将新结点插入单链表的表头
    s->next = list->first->next;
    list->first->next = s;
    //step 3：判断插入的结点是否是单链表的第一个结点，若是更新链表的尾指针
    if (list->size == 0)
        list->last = s;
    //step 4：更新单链表的长度
    list->size++;
}

void show_list(List *list) {
    //step 1：指针p指向单链表的第一个结点
    Node *p = list->first->next;
    //step 2：循环打印结点的信息
    while (p != NULL) {
        printf("%d->", p->data);
        p = p->next;
    }
    printf("Nul.
");

}

void pop_back(List *list) {
    //step 1：判断单链表是否为空
    if (list->size == 0) return;
    //step 2：定义指针p使其指向目标结点的前一个结点
    Node *p = list->first;//从头结点开始
    while (p->next != list->last)
        p = p->next;
    //step 3：删除目标结点
    free(list->last);
    list->last = p;
    list->last->next = NULL;
    //step 4：更新单链表的长度
    list->size--;
}

void pop_front(List *list) {
    //step 1：判断单链表是否为空
    if (list->size == 0) return;
    //step 2：定义指针p使其指向目标结点的前一个结点
    Node *p = list->first->next;
    //step 3：删除目标结点
    list->first->next = p->next;
    free(p);
    //step 4：判断删除的结点是否是单链表的最后一个结点，若是则更新单链表的尾指针
    if (list->size == 1)
        list->last = list->first;
    //step 4：更新单链表的长度
    list->size--;
}

void insert_val(List *list, ElemType x) {
    //step 1：创建一个新的结点
    Node *s = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    assert(s != NULL);
    s->data = x;
    s->next = NULL;
    //step 2：定义指针p使其指向待插入位置的前一个结点
    Node *p = list->first;//从头结点开始
    while (p->next != NULL && p->next->data < s->data)
        p = p->next;
    //step 3：判断结点的待插入位置是否是表尾，若是则更新单链表的尾指针
    if (p->next == NULL)
        list->last = s;
    //step 4：插入结点
    s->next = p->next;
    p->next = s;
    //step 5：更新单链表长度
    list->size++;
}

Node* find(List *list, ElemType x) {
    //step 1：指针p指向单链表的第一个结点
    Node *p = list->first->next;
    //step 2：按照循环顺序查找链表结点
    while (p != NULL && p->data != x)
        p = p->next;
    return p;
}

int length(List *list) {
    return list->size;
}

void delete_val(List *list, ElemType x) {
    //step 1：判断单链表是否为空
    if (list->size == 0) return;
    //step 2：确定结点在单链表中的位置，并判断其是否存在于单链表中
    Node *p = find(list, x);
    if (p == NULL) {
        printf("要删除的数据不存在！
");
        return;
    }
    //step 3：判断结点位置是否是表尾
    if (p == list->last)//是表尾
        pop_back(list);
    else {//不是表尾
        Node *q = p->next;
        p->data = q->data;
        p->next = q->next;
        free(q);
        list->size--;
    }
}

void sort(List *list) {
    //step 1：判断单链表中的结点数是否为0或1
    if (list->size == 0 || list->size == 1) return;
    //step 2：将单链表中第一个结点之后的链表部分截出，方便重新按顺序插入链表之中
    Node *s = list->first->next; // 指针s指向单链表的第一个节点
    Node *p = s->next;//q指向s后面的结点
    list->last = s;//单链表的尾指针指向单链表的第一个结点
    list->last->next = NULL;//截断链表
    //step 3：将截出的链表中的结点根据其数据域大小重新插入到原来链表中
    while (p != NULL) {
        s = p;
        p = p->next;
        Node *q = list->first;
        while (q->next != NULL && q->next->data < s->data)
            q = q->next;
        if (q->next == NULL)//判断q此时指向的是否是单链表的最后一个结点，若是则更新链表的尾指针
            list->last = s;
        //将结点重新插入链表
        s->next = q->next;
        q->next = s;
    }
}

void reverse(List *list) {
    //step 1：判断单链表中的结点数是否为0或1
    if (list->size == 0 || list->size == 1) return;
    //step 2：将单链表中第一个结点之后的链表部分截出，然后将截出的链表中的结点按头插法重新插入到原链表中
    Node *p = list->first->next;
    Node *q = p->next;
    list->last = p;
    list->last->next = NULL;

    while (q != NULL) {
        p = q;
        q = q->next;
        p->next = list->first->next;
        list->first->next = p;
    }
}

void clear(List *list) {
    //step 1：判断单链表是否为空
    if (list->size == 0) return;
    //step 2：释放单链表中的每一个结点
    Node *p = list->first->next;
    while (p != NULL) {
        list->first->next = p->next;
        free(p);
        p = list->first->next;
    }
    //step 3：头指针和尾指针重新都指向头结点
    list->last = list->first;
    //step 4：更新链表长度
    list->size = 0;
}

void destroy(List *list) {
    //step 1：清空单链表
    clear(list);
    //step 2：释放头结点
    free(list->first);
    //step 3：头指针和尾指针都赋值为空
    list->first = list->last = NULL;
}

main.cpp

#include"slist.h"

void main() {
    List mylist;
    InitList(&mylist);

    ElemType item;
    Node *p = NULL;
    int select = 1;
    while (select) {
        printf("*******************************************
");
        printf("*[1]  push_back        [2]  push_front    *
");
        printf("*[3]  show_list        [4]  pop_back      *
");
        printf("*[5]  pop_front        [6]  insert_val    *
");
        printf("*[7]  find             [8]  length        *
");
        printf("*[9]  delete_val       [10] sort          *
");
        printf("*[11] reverse          [12] clear         *
");
        printf("*[13*] destroy         [0] quit_system    *
");
        printf("*******************************************
");
        printf("请选择：>>");
        scanf("%d", &select);
        if (select == 0) break;
        switch (select) {
        case 1:
            printf("请输入要插入的数据（-1结束）:>");
            while (scanf("%d", &item), item != -1) {
                push_back(&mylist, item);
            }
            break;
        case 2:
            printf("请输入要插入的数据（-1结束）:>");
            while (scanf("%d", &item), item != -1) {
                push_front(&mylist, item);
            }
            break;
        case 3:
            show_list(&mylist);
            break;
        case 4:
            pop_back(&mylist);
            break;
        case 5:
            pop_front(&mylist);
            break;
        case 6:
            printf("请输入要插入的数据:>");
            scanf("%d", &item);
            insert_val(&mylist, item);
            break;
        case 7:
            printf("请输入要查找的数据:>");
            scanf("%d", &item);
            p = find(&mylist, item);
            if (p == NULL)
                printf("要查找的数据在单链表中不存在！
");
            break;
        case 8:
            printf("单链表的长度为%d
", length(&mylist));
            break;
        case 9:
            printf("请输入要删除的值:>");
            scanf("%d", &item);
            delete_val(&mylist, item);
            break;
        case 10:
            sort(&mylist);
            break;
        case 11:
            reverse(&mylist);
            break;
        case 12:
            clear(&mylist);
            break;
            //case 13:
            //destroy(&mylist);
            //break;
        default:
            printf("选择错误,请重新选择！
");
            break;
        }
    }
    destroy(&mylist); //程序结束，摧毁链表
}