【数据结构】（C语言）：链表

news2024/10/10 22:25:44

链表：

  • 基本单位是节点。节点至少两部分：数据，下一个数据的地址。
  • 头指针head，始终指向链表的第一个节点。若没有节点，则head=NULL。
  • 链表在内存中是非连续的。不能使用索引（下标）查找元素。只能从头遍历。
  • 链表有单链表、循环单链表、双链表、循环双链表。本文以单链表举例。

添加节点：（注意指向顺序，避免数据丢失）

  • 在链表头部添加：先新节点指向第一个节点，再头指针指向新节点。
  • 在链表尾部添加：最后一个节点指向新节点。
  • 在链表指定位置添加：找到指定位置，先新节点指向下一个节点，再上一个节点指向新节点。

 删除节点：

  • 删除链表头部节点：头指针指向第二个节点。
  • 删除链表尾部节点：倒数第二个节点指向NULL。
  • 删除链表指定位置节点：找到指定位置，上一个节点指向该节点的下一个节点。

 C语言代码：

创建节点（结构体数据类型），并创建具体节点实例的函数：

// 节点(结构体数据类型)
typedef struct Node
{
    int data;                 // 数据为整数
    struct Node *next;        // 指针指向下一个节点
} LinkNode;                   // 别名LinkNode
// 创建具体节点实例的函数
LinkNode * createNode(int data)
{
	LinkNode *node = (LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode));   // 给节点分配内存空间
	if(node == NULL)
	{
		perror("Memory allocation failed");
		exit(-1);
	}
	node->data = data;
	node->next = NULL;
	return node;
}

本文将头指针和链表长度作为全局变量：

LinkNode *header = NULL;		// 头指针，初始化指向NULL
int length = 0;				    // 统计链表元素个数

添加节点：

// 添加节点(链表头部添加)
void addtop(int data)
{
	LinkNode *node = createNode(data);       // 调用createNode函数,创建具体节点
	node->next = header;                     // 先新节点指向头指针指向的节点
	header = node;                           // 再头指针指向新节点
	length++;                                // 每添加一个数据,length+1
}
// 添加节点(链表尾部添加)
void append(int data)
{
	if(length == 0)        // 若空链表,在链表头部添加
	{
		addtop(data);
		return ;
	}

	LinkNode *node = createNode(data);

	LinkNode *cur = header;         // 从头遍历元素，找到最后
	while(cur->next != NULL)
	{
		cur = cur->next;
	}
	cur->next = node;
	length++;
}
// 添加节点(在指定位置,位置从0开始)
void insert(int location, int data)
{
	if(length == 0)    // 若空链表,在链表头部添加
	{
		addtop(data);
		return ;
	}
	if(length <= location)    // 若链表长度<=指定位置,在链表尾部添加
	{
		append(data);
		return ;
	}

	LinkNode *node = createNode(data);

	LinkNode *prev, *cur = header;      // 使用两个指针,遍历链表,找到指定位置
	while(location > 0)
	{	
		prev = cur;
		cur = cur->next;
		location--;
	}
	
	node->next = cur;
	prev->next = node;
	length++;
}

删除节点：

// 删除节点（删除链表头部节点）
void pop(void)
{
	if(length == 0) return ;   // 空链表,直接退出程序

	header = header->next;
	length--;                  // 每删除一个元素,length-1
}
// 删除节点（删除链表尾部节点）
void dellast(void)
{	
	if(length == 0) return ;       // 空链表,直接退出程序
	if(length == 1)                // 一个元素,头指针直接指向NULL
	{
		header = NULL;
		return ;
	}

	LinkNode *prev, *cur = header;     // 使用两个指针,遍历链表,直到最后的位置
	while(cur->next != NULL)
	{
		prev = cur;
		cur = cur->next;
	}
	prev->next = NULL;
	length--;
}
// 删除节点（删除链表指定位置的节点,位置从0开始）
void delat(int location)
{
	if(length == 0) return ;          // 空链表,直接退出程序
	if(length - 1 <= location)        // 链表长度-1<=指定位置,删除链表尾部节点
	{
		dellast();
		return ;
	}

	LinkNode *prev, *cur = header;     // 使用两个指针,遍历链表,直到指定位置
	while(location > 0)
	{
		prev = cur;
		cur = cur->next;
		location--;
	}
	prev->next = cur->next;
	length--;
}
// 删除节点(删除指定数据)
void del(int data)
{
	LinkNode *prev, *cur = header;      // 使用两个指针,遍历链表,比对数据内容
	while(cur != NULL)
	{
		if(cur->data == data)
		{
			if(header == cur)       // 若是第一个节点,头指针直接跳过该节点指向下一个节点
			{
				header = cur->next;
			}
			else                    // 否则 该节点上一个节点,直接跳过该节点指向下一个节点
			{
				prev->next = cur->next;
			}

			length--;
			return ;
		}
		prev = cur;
		cur = cur->next;
	}
	return ;
}

遍历节点：

void travel(void)
{
	if(length == 0) return ;       // 空链表,直接退出程序

	printf("linklist elements: ");
	LinkNode *cur = header;
	while(cur != NULL)
	{
		printf("%d \t", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("\n");
}

完整代码：（linklist.c）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

/* structure */
typedef struct Node			// node structure
{
	int data;
	struct Node *next;
} LinkNode;

/* global variables */
LinkNode *header = NULL;		// header pointer
int length = 0;				    // the number of linklist elements

/* function prototype */
void addtop(int data);			// add element to the top of the linklist
void append(int data);			// add element to the end of the linklist
void insert(int location, int data);	// add element to the specify location (start with 0)
void travel(void);			// show element one by one
void pop(void);				// delete element from the top of the linklist
void dellast(void);			// delete element from the end of the linklist
void delat(int location);		// delete element from the specify location (start with 0)
void del(int data);			// delete the specify data

/* main function */
int main(void)
{
	addtop(5);
	printf("length is %d \n", length);		
	travel();

	append(9);
	printf("length is %d \n", length);		
	travel();

	insert(1,8);
	printf("length is %d \n", length);		
	travel();

	addtop(3);
	printf("length is %d \n", length);		
	travel();

	pop();	
	printf("length is %d \n", length);		
	travel();

	dellast();
	printf("length is %d \n", length);		
	travel();

	delat(1);
	printf("length is %d \n", length);		
	travel();

	del(7);
	printf("length is %d \n", length);		
	travel();

	del(5);
	printf("length is %d \n", length);		
	travel();
}

/* subfunction */
LinkNode * createNode(int data)		// create a node
{
	LinkNode *node = (LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode));
	if(node == NULL)
	{
		perror("Memory allocation failed");
		exit(-1);
	}
	node->data = data;
	node->next = NULL;
	return node;
}

void addtop(int data)			// add element to the top of the linklist
{
	LinkNode *node = createNode(data);
	node->next = header;
	header = node;
	length++;
}

void append(int data)			// add element to the end of the linklist
{
	if(length == 0)
	{
		addtop(data);
		return ;
	}

	LinkNode *node = createNode(data);

	LinkNode *cur = header;
	while(cur->next != NULL)
	{
		cur = cur->next;
	}
	cur->next = node;
	length++;
}	

void insert(int location, int data)	// add element to the specify location (start with 0)
{
	if(length == 0)
	{
		addtop(data);
		return ;
	}
	if(length <= location)
	{
		append(data);
		return ;
	}

	LinkNode *node = createNode(data);

	LinkNode *prev, *cur = header;
	while(location > 0)
	{	
		prev = cur;
		cur = cur->next;
		location--;
	}
	
	node->next = cur;
	prev->next = node;
	length++;
}

void travel(void)			// show element one by one
{
	if(length == 0) return ;

	printf("linklist elements: ");
	LinkNode *cur = header;
	while(cur != NULL)
	{
		printf("%d \t", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("\n");
}

void pop(void)				// delete element from the top of the linklist
{
	if(length == 0) return ;

	header = header->next;
	length--;
}

void dellast(void)			// delete element from the end of the linklist
{	
	if(length == 0) return ;
	if(length == 1)
	{
		header = NULL;
		return ;
	}

	LinkNode *prev, *cur = header;
	while(cur->next != NULL)
	{
		prev = cur;
		cur = cur->next;
	}
	prev->next = NULL;
	length--;
}

void delat(int location)		// delete element from the specify location (start with 0)
{
	if(length == 0) return ;
	if(length - 1 <= location)
	{
		dellast();
		return ;
	}

	LinkNode *prev, *cur = header;
	while(location > 0)
	{
		prev = cur;
		cur = cur->next;
		location--;
	}
	prev->next = cur->next;
	length--;
}

void del(int data)			// delete the specify data
{
	LinkNode *prev, *cur = header;
	while(cur != NULL)
	{
		if(cur->data == data)
		{
			if(header == cur)
			{
				header = cur->next;
			}
			else
			{
				prev->next = cur->next;
			}

			length--;
			return ;
		}
		prev = cur;
		cur = cur->next;
	}
	return ;
}

编译链接： gcc -o linklist linklist.c

执行可执行文件： ./linklist

 

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