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引言

在C语言中，结构体（struct）是一种用户自定义的数据类型，它允许将多个不同类型的数据项组合成一个单一的类型。结构体是编程中组织相关数据的有效方式，尤其在处理复杂数据时显得尤为重要。以下是对C语言结构体进阶知识-——实现链表的介绍，一起来看看吧！！

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那接下来就让我们开始遨游在知识的海洋！

结构体的自引用实现链表

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一、链表的基本概念

链表是一种线性数据结构，但与数组不同的是，链表中的元素在内存中不必连续存储。链表由一系列的节点（Node）组成，每个节点包含两部分：一部分是存储数据的域（Data Field），另一部分是指向下一个节点的指针（Pointer Field）。根据指针的指向不同，链表可以分为单向链表、双向链表和循环链表等。

1. 单向链表

单向链表是最简单的链表形式，其中每个节点只包含一个指向下一个节点的指针。最后一个节点的指针为NULL，表示链表的结束。

2. 双向链表

双向链表中的每个节点除了包含指向下一个节点的指针外，还包含指向前一个节点的指针。这使得在链表中向前或向后遍历都成为可能。

3. 循环链表

循环链表的特点是最后一个节点的指针不是指向NULL，而是指向链表的第一个节点，从而形成一个环状结构。

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二、使用结构体定义链表节点

在C语言中，可以使用结构体来定义链表节点。以下是一个单向链表节点的定义示例：

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

// 定义链表节点结构体
typedef struct Node {
    int data;           // 数据域
    struct Node* next;  // 指针域，指向下一个节点
} Node;

在这个例子中，Node结构体有两个成员：一个是整型变量data用于存储数据，另一个是指针next用于指向下一个Node类型的节点。

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三、创建链表的基本操作

1. 创建新节点

要创建一个新的链表节点，需要动态分配内存并初始化其数据和指针。以下是创建新节点的函数示例：

// 创建新节点并返回其指针
Node* createNode(int data) {
    Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node)); // 动态分配内存
    if (!newNode) {
        printf("Memory allocation error
");
        exit(1);
    }
    newNode->data = data;                       // 初始化数据域
    newNode->next = NULL;                       // 初始化指针域为空
    return newNode;
}

2. 在链表头部插入节点

要在链表的头部插入一个新节点，只需更新新节点的next指针使其指向当前的头节点，然后更新头指针指向新节点。以下是该操作的函数示例：

// 在链表头部插入新节点
void insertAtHead(Node** head, int data) {
    Node* newNode = createNode(data); // 创建新节点
    newNode->next = *head;            // 新节点的next指向当前头节点
    *head = newNode;                  // 更新头指针指向新节点
}

注意这里使用了双重指针Node** head，以便能够修改头指针本身的值。

3. 在链表尾部插入节点

要在链表的尾部插入一个新节点，需要遍历到链表的末尾，然后将末尾节点的next指针指向新节点。以下是该操作的函数示例：

// 在链表尾部插入新节点
void insertAtTail(Node** head, int data) {
    Node* newNode = createNode(data); // 创建新节点
    if (*head == NULL) {              // 如果链表为空，则新节点成为头节点
        *head = newNode;
        return;
    }
    Node* temp = *head;               // 使用临时指针遍历链表
    while (temp->next != NULL) {      // 找到最后一个节点
        temp = temp->next;
    }
    temp->next = newNode;             // 将最后一个节点的next指向新节点
}

4. 删除节点

删除节点需要根据给定的值找到目标节点，并调整前一个节点的next指针使其跳过目标节点。以下是删除节点的函数示例：

// 根据值删除节点
void deleteNode(Node** head, int key) {
    Node* temp = *head;
    Node* prev = NULL;

    // 如果头节点就是要删除的节点
    if (temp != NULL && temp->data == key) {
        *head = temp->next; // 修改头指针
        free(temp);         // 释放旧头节点内存
        return;
    }

    // 查找要删除的节点，记录前一个节点
    while (temp != NULL && temp->data != key) {
        prev = temp;
        temp = temp->next;
    }

    // 如果没有找到要删除的节点
    if (temp == NULL) return;

    // 从链表中移除节点
    prev->next = temp->next;
    free(temp); // 释放被删除节点的内存
}

5. 打印链表

为了验证链表的正确性，通常需要编写一个打印链表的函数：

// 打印链表中的所有节点
void printList(Node* head) {
    Node* temp = head;
    while (temp != NULL) {
        printf("%d -> ", temp->data);
        temp = temp->next;
    }
    printf("NULL
");
}

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四、完整示例代码

以下是一个完整的示例程序，它展示了如何创建和操作一个简单的单向链表：

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

typedef struct Node {
    int data;
    struct Node* next;
} Node;

Node* createNode(int data) {
    Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    if (!newNode) {
        printf("Memory allocation error
");
        exit(1);
    }
    newNode->data = data;
    newNode->next = NULL;
    return newNode;
}

void insertAtHead(Node** head, int data) {
    Node* newNode = createNode(data);
    newNode->next = *head;
    *head = newNode;
}

void insertAtTail(Node** head, int data) {
    Node* newNode = createNode(data);
    if (*head == NULL) {
        *head = newNode;
        return;
    }
    Node* temp = *head;
    while (temp->next != NULL) {
        temp = temp->next;
    }
    temp->next = newNode;
}

void deleteNode(Node** head, int key) {
    Node* temp = *head;
    Node* prev = NULL;

    if (temp != NULL && temp->data == key) {
        *head = temp->next;
        free(temp);
        return;
    }

    while (temp != NULL && temp->data != key) {
        prev = temp;
        temp = temp->next;
    }

    if (temp == NULL) return;

    prev->next = temp->next;
    free(temp);
}

void printList(Node* head) {
    Node* temp = head;
    while (temp != NULL) {
        printf("%d -> ", temp->data);
        temp = temp->next;
    }
    printf("NULL
");
}

int main() {
    Node* head = NULL;

    insertAtHead(&head, 10);
    insertAtHead(&head, 20);
    insertAtTail(&head, 30);
    insertAtTail(&head, 40);

    printf("Linked List: ");
    printList(head);

    deleteNode(&head, 20);
    printf("After deleting 20: ");
    printList(head);

    deleteNode(&head, 10);
    printf("After deleting 10: ");
    printList(head);

    return 0;
}

• 通过上述步骤，我们了解了如何在C语言中使用结构体来实现链表，并掌握了基本的链表操作如创建节点、插入节点、删除节点以及打印链表的方法。这些基本操作是实现更复杂链表算法和数据结构

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