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文章目录
- C 语言中链表的实现
- 一、链表的基本概念
- 二、单向链表的节点结构
- 三、创建链表节点
- 四、向链表中插入节点
- 4.1 头插法
- 4.2 尾插法
- 五、遍历链表
- 六、删除链表节点
- 6.1 删除头节点
- 6.2 删除指定节点
- 七、查找链表节点
- 八、完整的示例代码
C 语言中链表的实现
链表是一种常见的数据结构，它由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。在 C 语言中实现链表可以让我们更灵活地管理数据。
一、链表的基本概念
链表中的节点通常由两部分组成：数据部分和指针部分。数据部分用于存储实际的数据，而指针部分用于指向下一个节点。
链表分为单向链表、双向链表和循环链表等类型。在本教程中，我们将重点介绍单向链表。
二、单向链表的节点结构
在 C 语言中，我们可以使用结构体来定义链表节点的结构：
typedef struct Node {
int data;
struct Node* next;
} Node;
在上述代码中，data 字段用于存储节点的数据，next 指针用于指向下一个节点。
三、创建链表节点
要创建一个新的链表节点，可以使用以下函数：
Node* createNode(int data) {
Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
if (newNode == NULL) {
printf("内存分配失败\n");
return NULL;
}
newNode->data = data;
newNode->next = NULL;
return newNode;
}
这个函数首先使用 malloc 函数在内存中分配一个新节点所需的空间。如果内存分配失败，返回 NULL 。然后，将传入的数据赋值给节点的数据字段，并将 next 指针初始化为 NULL 。
四、向链表中插入节点
4.1 头插法
头插法是将新节点插入到链表的头部。
void insertAtHead(Node** head, int data) {
Node* newNode = createNode(data);
newNode->next = *head;
*head = newNode;
}
在这个函数中，首先创建一个新节点，然后让新节点的 next 指针指向当前的头节点，最后更新头节点指针，使其指向新节点。
4.2 尾插法
尾插法是将新节点插入到链表的尾部。
void insertAtTail(Node** head, int data) {
Node* newNode = createNode(data);
if (*head == NULL) {
*head = newNode;
return;
}
Node* curr = *head;
while (curr->next!= NULL) {
curr = curr->next;
}
curr->next = newNode;
}
这个函数首先创建一个新节点。如果链表为空，直接将新节点作为头节点。否则，遍历链表找到尾节点，然后将新节点连接到尾节点的后面。
五、遍历链表
遍历链表用于访问链表中的每个节点并处理其数据。
void traverseList(Node* head) {
Node* curr = head;
while (curr!= NULL) {
printf("%d ", curr->data);
curr = curr->next;
}
printf("\n");
}
在这个函数中，从链表的头节点开始，依次访问每个节点并打印其数据，直到遇到 NULL 指针，表示链表结束。
六、删除链表节点
6.1 删除头节点
void deleteHead(Node** head) {
if (*head == NULL) {
printf("链表为空，无法删除头节点\n");
return;
}
Node* temp = *head;
*head = (*head)->next;
free(temp);
}
这个函数首先检查链表是否为空。如果不为空，保存头节点的指针，更新头节点指针指向下一个节点，然后释放原来头节点所占用的内存。
6.2 删除指定节点
void deleteNode(Node** head, int data) {
Node* curr = *head;
Node* prev = NULL;
if (curr!= NULL && curr->data == data) {
*head = curr->next;
free(curr);
return;
}
while (curr!= NULL && curr->data!= data) {
prev = curr;
curr = curr->next;
}
if (curr == NULL) {
printf("未找到要删除的节点\n");
return;
}
prev->next = curr->next;
free(curr);
}
这个函数用于删除指定数据的节点。首先处理头节点，如果头节点的数据就是要删除的数据，更新头节点指针并释放头节点内存。然后遍历链表，找到要删除的节点，更新前一个节点的 next 指针，使其跳过要删除的节点，最后释放要删除节点的内存。
七、查找链表节点
Node* searchNode(Node* head, int data) {
Node* curr = head;
while (curr!= NULL) {
if (curr->data == data) {
return curr;
}
curr = curr->next;
}
return NULL;
}
这个函数从链表的头节点开始遍历，直到找到数据匹配的节点并返回其指针，如果未找到则返回 NULL 。
八、完整的示例代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct Node {
int data;
struct Node* next;
} Node;
// 创建节点
Node* createNode(int data) {
Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
if (newNode == NULL) {
printf("内存分配失败\n");
return NULL;
}
newNode->data = data;
newNode->next = NULL;
return newNode;
}
// 头插法
void insertAtHead(Node** head, int data) {
Node* newNode = createNode(data);
newNode->next = *head;
*head = newNode;
}
// 尾插法
void insertAtTail(Node** head, int data) {
Node* newNode = createNode(data);
if (*head == NULL) {
*head = newNode;
return;
}
Node* curr = *head;
while (curr->next!= NULL) {
curr = curr->next;
}
curr->next = newNode;
}
// 遍历链表
void traverseList(Node* head) {
Node* curr = head;
while (curr!= NULL) {
printf("%d ", curr->data);
curr = curr->next;
}
printf("\n");
}
// 删除头节点
void deleteHead(Node** head) {
if (*head == NULL) {
printf("链表为空，无法删除头节点\n");
return;
}
Node* temp = *head;
*head = (*head)->next;
free(temp);
}
// 删除指定节点
void deleteNode(Node** head, int data) {
Node* curr = *head;
Node* prev = NULL;
if (curr!= NULL && curr->data == data) {
*head = curr->next;
free(curr);
return;
}
while (curr!= NULL && curr->data!= data) {
prev = curr;
curr = curr->next;
}
if (curr == NULL) {
printf("未找到要删除的节点\n");
return;
}
prev->next = curr->next;
free(curr);
}
// 查找节点
Node* searchNode(Node* head, int data) {
Node* curr = head;
while (curr!= NULL) {
if (curr->data == data) {
return curr;
}
curr = curr->next;
}
return NULL;
}
int main() {
Node* head = NULL;
insertAtTail(&head, 10);
insertAtTail(&head, 20);
insertAtTail(&head, 30);
insertAtHead(&head, 5);
printf("链表元素: ");
traverseList(head);
Node* foundNode = searchNode(head, 20);
if (foundNode!= NULL) {
printf("找到节点: %d\n", foundNode->data);
} else {
printf("未找到节点\n");
}
deleteNode(&head, 20);
printf("删除节点 20 后链表元素: ");
traverseList(head);
deleteHead(&head);
printf("删除头节点后链表元素: ");
traverseList(head);
return 0;
}
在上述示例中，我们首先创建了一个空链表，然后通过头插法和尾插法向链表中插入节点。接着遍历链表，查找特定节点，删除指定节点和头节点，并再次遍历链表以验证操作结果。
希望这个详细的解释和示例能帮助您理解如何在 C 语言中实现链表。链表是一种基础但重要的数据结构，掌握它对于进一步学习更复杂的数据结构和算法非常有帮助。
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