文章目录

🎯引言👓链表1.链表的概念与分类1.1链表的概念 :1.2链表的分类:

2.单链表(不带头节点的单向非循环链表)2.1概念与结构2.2单链表的实现

3.双向链表(带头节点的双向循环链表)3.1结构3.2双向链表的实现

4.顺序表和链表的对比4.1 存储结构4.2 内存管理4.3 适用场景

🥇结语

🎯引言

欢迎来到HanLop博客的C语言数据结构初阶系列。在这个系列中，我们将深入探讨各种基本的数据结构和算法，帮助您打下坚实的编程基础。本次我将为你讲解链表。链表是一种线性数据结构，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。由于其灵活的内存分配方式，链表在动态数据存储和处理方面有着独特的优势。在本篇文章中，我们将介绍链表的基本概念、链表的创建和操作方法，以及其优缺点。通过一些实际的代码示例，您将更好地掌握链表在C语言中的应用，从而为后续学习其他数据结构打下坚实的基础。

👓链表

1.链表的概念与分类

1.1链表的概念 :

链表是一种动态数据结构，由一系列节点（Node）组成。每个节点包含两部分：数据域（存储数据）和指针域（存储下一个节点的地址）。根据指针域的数量和方向

1.2链表的分类:

链表结构有很多种,如下图(2*2*2种):

1. 带头节点的单向非循环链表

带头节点的单向非循环链表在链表的开头有一个特殊的头节点，该头节点不存储实际数据，只用于指向第一个真正存储数据的节点。

特点：

增加了对链表操作的统一性，尤其是在链表为空或者操作第一个节点时更为方便。尾节点指针为NULL，表示链表的结束。

2. 带头节点的单向循环链表

带头节点的单向循环链表在链表的开头有一个头节点，尾节点的指针指向头节点，形成一个环。

特点：

可以从链表的任何一个节点回到头节点，形成一个闭环。常用于需要循环遍历的场景。

3. 带头节点的双向非循环链表

带头节点的双向非循环链表在链表的开头有一个头节点，每个节点有两个指针，分别指向前一个节点和后一个节点。

特点：

可以从链表的任何一个节点向前或向后遍历。尾节点的后指针为NULL，表示链表的结束。

4.带头节点的双向循环链表

带头节点的双向循环链表在链表的开头有一个头节点，每个节点有两个指针，尾节点的后指针指向头节点，头节点的前指针指向尾节点，形成一个环。

特点：

形成一个双向闭环，可以从链表的任何一个节点双向遍历回到头节点。常用于需要双向循环遍历的场景。

5. 不带头节点的单向非循环链表

不带头节点的单向非循环链表没有特殊的头节点，链表的第一个节点就是存储实际数据的节点。

特点：

节省了一个节点的内存，但在操作第一个节点时需要特殊处理。尾节点指针为NULL，表示链表的结束。

6. 不带头节点的单向循环链表

不带头节点的单向循环链表没有头节点，尾节点的指针指向第一个节点，形成一个环。

特点：

可以从链表的任何一个节点回到第一个节点，形成一个闭环。常用于需要循环遍历的场景。

7. 不带头节点的双向非循环链表

不带头节点的双向非循环链表没有头节点，每个节点有两个指针，分别指向前一个节点和后一个节点。

特点：

可以从链表的任何一个节点向前或向后遍历。尾节点的后指针为NULL，表示链表的结束。

8. 不带头节点的双向循环链表

不带头节点的双向循环链表没有头节点，每个节点有两个指针，尾节点的后指针指向第一个节点，第一个节点的前指针指向尾节点，形成一个环。

特点：

形成一个双向闭环，可以从链表的任何一个节点双向遍历回到第一个节点。常用于需要双向循环遍历的场景。

如此多的种类,我们下面只实现两种,单向链表(不带头节点的单向非循环链表)和双向链表(带头节点的双向循环链表)学会这两种之后其他种类的链表也可以自己去实现

2.单链表(不带头节点的单向非循环链表)

2.1概念与结构

概念:

不带头节点的单链表没有特殊的头节点，链表的第一个节点就是存储实际数据的节点。所有操作均直接作用于链表的第一个节点。

节点:

在链表（特别是单链表）中，节点是链表的基本组成单位。每个节点包含两个主要部分：数据域和指针域。下面是对节点的详细解释。

节点的定义

在C语言中，节点通常使用结构体（struct）来定义。一个典型的单链表节点结构如下：

<code>struct Node {

int data; // 数据域，用于存储节点的数据

struct Node* next; // 指针域，用于存储指向下一个节点的指针

};

节点的组成

数据域（data）：

数据域存储链表中实际的数据。数据类型可以根据需求变化，例如int、float、char，甚至是复杂的结构体。在上述例子中，数据域的类型是int。 指针域（next）：

指针域存储指向下一个节点的指针。如果这是链表中的最后一个节点，则指针域存储NULL，表示链表的结束。在双向链表中，节点会包含两个指针域，一个指向下一个节点，一个指向前一个节点。

结构图示:

链表是由一个个节点所构成的,通过指针将每个节点联系起来。

2.2单链表的实现

SList.h源代码:

<code>//SList.h文件中

#pragma once

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <assert.h>

typedef int SLDataTyped;

typedef struct SListNode

{

SLDataTyped val;

struct SListNode* next;

}SListNode;

//链表的打印

void SListPrint(SListNode* phead);

//创建新节点

SListNode* SLBuyNode(SLDataTyped x);

//头部插入删除/尾部插入删除

void SListPushFront(SListNode** pphead, SLDataTyped x);

void SListPushBack(SListNode** pphead, SLDataTyped x);

void SListPopBack(SListNode** pphead);

void SListPopFront(SListNode** pphead);

//查找

SListNode* SListFind(SListNode** pphead, SLDataTyped x);

//在指定位置之前插入数据

void SListInsert(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLDataTyped x);

//在指定位置之后插入数据

void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLDataTyped x);

//删除pos节点

void SListErase(SListNode** pphead, SListNode* pos);

//删除pos之后的节点

void SListEraseAfter(SListNode* pos);

//销毁链表

void SListDestory(SListNode** pphead);

解析:

数据结构定义

typedef int SLDataTyped;

typedef struct SListNode {

SLDataTyped val;

struct SListNode* next;

} SListNode;

SLDataTyped：定义链表中存储的数据类型，可以根据需要修改。SListNode：定义链表节点结构，包括数据域val和指针域next。

函数声明及其作用

创建新节点

SListNode* SLBuyNode(SLDataTyped x);

功能：创建一个新节点，并将其值设置为x。参数：节点的值。返回值：指向新创建节点的指针。

打印链表

void SListPrint(SListNode* phead);

功能：遍历并打印整个链表。参数：链表的头指针。返回值：无。

头部插入节点

void SListPushFront(SListNode** pphead, SLDataTyped x);

功能：在链表头部插入一个新节点。参数：链表的头指针的指针，插入节点的值。返回值：无。

尾部插入节点

void SListPushBack(SListNode** pphead, SLDataTyped x);

功能：在链表尾部插入一个新节点。参数：链表的头指针的指针，插入节点的值。返回值：无。

尾部删除节点

void SListPopBack(SListNode** pphead);

功能：删除链表尾部的节点。参数：链表的头指针的指针。返回值：无。

头部删除节点

void SListPopFront(SListNode** pphead);

功能：删除链表头部的节点。参数：链表的头指针的指针。返回值：无。

查找节点

SListNode* SListFind(SListNode** pphead, SLDataTyped x);

功能：在链表中查找值为x的节点。参数：链表的头指针的指针，查找的值。返回值：指向找到节点的指针，找不到返回NULL。

在指定位置之前插入节点

void SListInsert(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLDataTyped x);

功能：在指定位置pos之前插入一个值为x的节点。参数：链表的头指针的指针，插入位置的节点指针，插入节点的值。返回值：无。

在指定位置之后插入节点

void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLDataTyped x);

功能：在指定位置pos之后插入一个值为x的节点。参数：插入位置的节点指针，插入节点的值。返回值：无。

删除指定位置的节点

void SListErase(SListNode** pphead, SListNode* pos);

功能：删除链表中指定位置pos的节点。参数：链表的头指针的指针，要删除的节点指针。返回值：无。

删除指定位置之后的节点

void SListEraseAfter(SListNode* pos);

功能：删除链表中指定位置pos之后的节点。参数：要删除其后节点的节点指针。返回值：无。

销毁链表

void SListDestory(SListNode** pphead);

功能：销毁整个链表，释放所有节点的内存。参数：链表的头指针的指针。返回值：无。

SList.c源代码:

//SList.c文件中

#include "SList.h"

void SListPrint(SListNode* phead)

{

//assert(phead);

SListNode* pcur = phead;

while (pcur)

{

printf("%d->", pcur->val);

pcur = pcur->next;

}

printf("NULL\n");

}

SListNode* SLBuyNode(SLDataTyped x)

{

SListNode* newNode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));

newNode->val = x;

newNode->next = NULL;

return newNode;

}

void SListPushBack(SListNode** pphead, SLDataTyped x)

{

assert(pphead);

SListNode* newNode = SLBuyNode(x);

SListNode* pcur = *pphead;

if (*pphead == NULL)

{

*pphead = newNode;

}

else

{

while (pcur->next)

{

pcur = pcur->next;

}

pcur->next = newNode;

}

}

void SListPushFront(SListNode** pphead, SLDataTyped x)

{

assert(pphead);

SListNode* newNode = SLBuyNode(x);

SListNode* pcur = *pphead;

if (*pphead == NULL)

{

*pphead = newNode;

}

else

{

newNode->next = *pphead;

*pphead = newNode;

}

}

void SListPopBack(SListNode** pphead)

{

assert(pphead&&*pphead);

SListNode* pcur = *pphead;

SListNode* prev = *pphead;

if ((*pphead)->next == NULL)

{

free(*pphead);

*pphead = NULL;

}

else

{

while (pcur->next)

{

prev = pcur;

pcur = pcur->next;

}

free(pcur);

pcur = NULL;

prev->next = NULL;

}

}

void SListPopFront(SListNode** pphead)

{

assert(pphead && *pphead);

SListNode* del = *pphead;

*pphead = (*pphead)->next;

free(del);

del = NULL;

}

SListNode* SListFind(SListNode** pphead, SLDataTyped x)

{

assert(pphead && *pphead);

SListNode* pcur = *pphead;

while (pcur)

{

if (pcur->val == x)

{

return pcur;

}

pcur = pcur->next;

}

return NULL;

}

void SListInsert(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLDataTyped x)

{

assert(pphead&&*pphead);

assert(pos);

SListNode* pcur = *pphead;

SListNode* prev = *pphead;

//pos是头节点

if (pos == *pphead)

{

SListPushFront(pphead, x);

}

else

{

SListNode* newNode = SLBuyNode(x);

while (pcur != pos)

{

prev = pcur;

pcur = pcur->next;

}

prev->next = newNode;

newNode->next = pos;

}

}

void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLDataTyped x)

{

assert(pos);

SListNode* next = pos->next;

SListNode* newNode = SLBuyNode(x);

newNode->next = pos->next;

pos->next = newNode;

}

void SListErase(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLDataTyped x)

{

assert(pphead && *pphead);

assert(pos);

SListNode* prev = *pphead;

SListNode* pcur = *pphead;

//头删

if (pos == *pphead)

{

SListPopFront(pphead);

}

else

{

while (pcur != pos)

{

prev = pcur;

pcur = pcur->next;

}

prev->next = pcur->next;

free(pos);

pos = NULL;

pcur = NULL;

}

}

void SListEraseAfter(SListNode* pos)

{

assert(pos&&pos->next);

SListNode* next = pos->next;

SListNode* Dnext = pos->next->next;

pos->next = Dnext;

free(next);

next = NULL;

}

void SListDestory(SListNode** pphead)

{

assert(pphead && *pphead);

SListNode* pcur = *pphead;

SListNode* next = NULL;

while (next)

{

next = pcur->next;

free(pcur);

pcur = NULL;

}

*pphead = NULL;

}

代码解析:

打印链表 SListPrint

void SListPrint(SListNode* phead) {

SListNode* pcur = phead;

while (pcur) {

printf("%d -> ", pcur->val);

pcur = pcur->next;

}

printf("NULL\n");

}

功能：遍历链表并打印每个节点的值，以箭头形式连接每个节点。实现细节：

使用一个指针 pcur 初始化为链表的头节点 phead。循环遍历链表直到 pcur 为空（即到达链表末尾）。打印当前节点的值 pcur->val，并移动到下一个节点 pcur = pcur->next。最后打印 "NULL" 表示链表结束。

创建新节点 SLBuyNode

SListNode* SLBuyNode(SLDataTyped x) {

SListNode* newNode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));

if (newNode == NULL) {

printf("Memory allocation failed\n");

exit(1);

}

newNode->val = x;

newNode->next = NULL;

return newNode;

}

功能：创建一个新的链表节点并初始化其值和 next 指针。实现细节：

使用 malloc 分配内存以存储新节点。检查内存分配是否成功，若失败则输出错误信息并退出程序。将新节点的 val 设置为参数 x，next 设置为 NULL，表示该节点为链表的末尾节点。返回指向新创建节点的指针。

头部插入节点 SListPushFront

void SListPushFront(SListNode** pphead, SLDataTyped x) {

SListNode* newNode = SLBuyNode(x); // 创建一个新节点

newNode->next = *pphead; // 新节点的 next 指向当前头节点

*pphead = newNode; // 更新头节点指针，使其指向新节点

}

功能：在链表的头部插入一个新节点。实现细节：

创建一个新的节点 newNode 并将其值初始化为 x。将新节点的 next 指向当前的头节点 *pphead。更新头节点指针 *pphead，使其指向新节点 newNode。

尾部插入节点 SListPushBack

void SListPushBack(SListNode** pphead, SLDataTyped x) {

SListNode* newNode = SLBuyNode(x); // 创建一个新节点

if (*pphead == NULL) {

*pphead = newNode; // 若链表为空，直接将新节点设为头节点

} else {

SListNode* pcur = *pphead;

while (pcur->next) {

pcur = pcur->next; // 找到链表的最后一个节点

}

pcur->next = newNode; // 将新节点连接到链表的最后

}

}

功能：在链表的尾部插入一个新节点。实现细节：

创建一个新的节点 newNode 并将其值初始化为 x。检查链表是否为空（即 *pphead == NULL），如果是，直接将新节点设为头节点。如果链表不为空，使用 pcur 指针遍历链表直到找到最后一个节点。将最后一个节点的 next 指针指向新节点 newNode，完成插入操作。

头部删除节点 SListPopFront

void SListPopFront(SListNode** pphead) {

assert(pphead && *pphead); // 断言链表和头节点都存在

SListNode* del = *pphead; // 记录要删除的节点

*pphead = (*pphead)->next; // 更新头节点指针，使其指向下一个节点

free(del); // 释放被删除的节点的内存

}

功能：删除链表的头部节点。实现细节：

使用断言 assert 确保链表和头节点 *pphead 存在。创建一个临时指针 del，指向要删除的节点 *pphead。更新头节点指针 *pphead，使其指向下一个节点 (*pphead)->next。释放被删除节点 del 的内存，防止内存泄漏。

尾部删除节点 SListPopBack

void SListPopBack(SListNode** pphead) {

assert(pphead && *pphead); // 断言链表和头节点都存在

if (*pphead == NULL) {

return; // 如果链表为空，直接返回

}

SListNode* pcur = *pphead;

SListNode* prev = NULL;

while (pcur->next) {

prev = pcur;

pcur = pcur->next; // 找到链表的倒数第二个节点

}

if (prev == NULL) {

free(*pphead); // 若链表只有一个节点，直接释放头节点

*pphead = NULL;

} else {

free(pcur); // 释放最后一个节点的内存

prev->next = NULL; // 断开倒数第二个节点与最后一个节点的连接

}

}

功能：删除链表的尾部节点。实现细节：

使用断言 assert 确保链表和头节点 *pphead 存在。如果链表为空（即 *pphead == NULL），直接返回，不进行删除操作。使用 pcur 指针和 prev 指针找到链表的倒数第二个节点 prev 和最后一个节点 pcur。如果 prev 为 NULL，表示链表只有一个节点，直接释放头节点 *pphead。否则，释放最后一个节点 pcur 的内存，并断开 prev->next 指针与 pcur 的连接，完成删除操作。

查找节点 SListFind

SListNode* SListFind(SListNode** pphead, SLDataTyped x) {

assert(pphead && *pphead); // 断言链表和头节点都存在

SListNode* pcur = *pphead;

while (pcur) {

if (pcur->val == x) {

return pcur; // 找到值为 x 的节点，返回该节点指针

}

pcur = pcur->next; // 继续遍历下一个节点

}

return NULL; // 遍历完链表未找到，返回 NULL

}

功能：在链表中查找值为 x 的节点。实现细节：

使用断言 assert 确保链表和头节点 *pphead 存在。使用 pcur 指针遍历整个链表。如果找到节点值等于 x 的节点，返回该节点的指针 pcur。如果遍历完整个链表都没有找到值为 x 的节点，返回 NULL。

在指定位置之前插入节点 SListInsert

void SListInsert(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLDataTyped x) {

assert(pphead && *pphead); // 断言链表和头节点都存在

assert(pos); // 断言插入位置 pos 存在

SListNode* pcur = *pphead;

SListNode* prev = NULL;

if (pos == *pphead) {

SListPushFront(pphead, x); // 如果插入位置是头节点，则调用头部插入函数

} else {

SListNode* newNode = SLBuyNode(x); // 创建新节点

while (pcur != pos) {

prev = pcur;

pcur = pcur->next; // 找到插入位置的前一个节点 prev 和插入位置节点 pos

}

prev->next = newNode; // 将新节点插入到 prev 和 pos 之间

newNode->next = pos;

}

}

功能：在链表中指定位置 pos 之前插入一个新节点。实现细节：

使用断言 assert 确保链表和头节点 *pphead 存在，以及插入位置 pos 存在。创建 pcur 和 prev 指针，用于遍历链表和记录插入位置的前一个节点。如果插入位置 pos 是头节点 *pphead，则调用 SListPushFront 函数在头部插入节点。否则，创建新节点 newNode 并找到 pos 的前一个节点 prev。将新节点 newNode 插入到 prev 和 pos 之间，完成插入操作。

在指定位置之后插入节点 SListInsertAfter

void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLDataTyped x) {

assert(pos); // 断言插入位置 pos 存在

SListNode* newNode = SLBuyNode(x); // 创建新节点

newNode->next = pos->next; // 将新节点的 next 指向 pos 的下一个节点

pos->next = newNode; // 将 pos 的 next 指向新节点，完成插入操作

}

功能：在链表中指定位置 pos 之后插入一个新节点。实现细节：

使用断言 assert 确保插入位置 pos 存在。创建新节点 newNode 并将其值初始化为 x。将新节点 newNode 的 next 指针指向 pos 的下一个节点 pos->next。将 pos 的 next 指针指向新节点 newNode，完成插入操作。

删除指定节点 SListErase

void SListErase(SListNode** pphead, SListNode* pos) {

assert(pphead && *pphead); // 断言链表和头节点都存在

assert(pos); // 断言要删除的位置 pos 存在

SListNode* prev = *pphead;

SListNode* pcur = *pphead;

if (pos == *pphead) {

SListPopFront(pphead); // 如果要删除的位置是头节点，则调用头部删除函数

} else {

while (pcur != pos) {

prev = pcur;

pcur = pcur->next; // 找到要删除位置的前一个节点 prev 和要删除的节点 pos

}

prev->next = pcur->next; // 将 prev 的 next 指向 pos 的下一个节点，跳过 pos

free(pos); // 释放 pos 节点的内存

}

}

功能：删除链表中指定位置 pos 的节点。实现细节：

使用断言 assert 确保链表和头节点 *pphead 存在，以及要删除的位置 pos 存在。创建 prev 和 pcur 指针，用于遍历链表和记录要删除的位置 pos。如果要删除的位置 pos 是头节点 *pphead，则调用 SListPopFront 函数删除头部节点。否则，找到 pos 的前一个节点 prev 和要删除的节点 pos。将 prev 的 next 指针指向 pos 的下一个节点 pcur->next，跳过要删除的节点 pos。释放要删除节点 pos 的内存，完成删除操作。

删除指定节点之后的节点 SListEraseAfter

void SListEraseAfter(SListNode* pos) {

assert(pos && pos->next); // 断言插入位置 pos 和 pos 的下一个节点存在

SListNode* next = pos->next;

pos->next = next->next; // 将 pos 的 next 指向 pos 的下下一个节点

free(next); // 释放 pos 的下一个节点的内存

}

功能：删除链表中指定位置 pos 的下一个节点。实现细节：

使用断言 assert 确保插入位置 pos 存在，且 pos 的下一个节点 pos->next 存在。创建 next 指针指向 pos 的下一个节点。将 pos 的 next 指针指向 next 的下一个节点 next->next，跳过 next 节点。释放 next 节点的内存，完成删除操作。

销毁链表 SListDestory

void SListDestory(SListNode** pphead) {

assert(pphead && *pphead); // 断言链表和头节点都存在

SListNode* pcur = *pphead;

while (pcur) {

SListNode* next = pcur->next; // 记录下一个节点的指针

free(pcur); // 释放当前节点的内存

pcur = next; // 移动到下一个节点

}

*pphead = NULL; // 将头节点指针设为 NULL，完成销毁操作

}

功能：销毁整个链表并释放所有节点的内存。实现细节：

使用断言 assert 确保链表和头节点 *pphead 存在。使用 pcur 指针遍历整个链表，依次释放每个节点的内存。在释放当前节点 pcur 内存之前，记录下一个节点的指针 next。将 pcur 移动到下一个节点 next，继续循环直到链表所有节点都被释放。最后将头节点指针 *pphead 设为 NULL，完成销毁链表的操作。

3.双向链表(带头节点的双向循环链表)

3.1结构

图示:

3.2双向链表的实现

List.h源代码:

<code>//List.h文件

#pragma once

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <assert.h>

typedef int LTDataType;

typedef struct ListNode

{

LTDataType x;

struct ListNode* prev;

struct ListNode* next;

}ListNode;

void ListInit(ListNode** phead);

//申请新的节点

ListNode* BuyListNode(LTDataType x);

//打印节点

void ListPrint(ListNode* phead);

//尾插尾删/头插头删

void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x);

void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x);

void ListPopBack(ListNode* phead);

void ListPopFront(ListNode* phead);

//查找

ListNode* ListFind(ListNode* phead,LTDataType x);

//在pos位置之后插入数据

void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x);

//删除pos位置的数据

void ListErase(ListNode* pos);

//链表的销毁

void ListDestory(ListNode** pphead);

源码解析:

头文件保护和包含的头文件

#pragma once

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <assert.h>

功能：使用 #pragma once 实现头文件的单次包含保护，避免多重包含问题。头文件：包含了 stdio.h（标准输入输出）、stdlib.h（标准库函数）、assert.h（断言）。

定义节点结构体和数据类型

typedef int LTDataType;

typedef struct ListNode

{

LTDataType x;

struct ListNode* prev;

struct ListNode* next;

} ListNode;

功能：定义了双向链表的节点结构体 ListNode 和节点值的数据类型 LTDataType。结构体成员：

x：节点的数据成员。prev：指向前一个节点的指针。next：指向后一个节点的指针。

1. void ListInit(ListNode** phead);

功能：初始化双向链表。参数：指向链表头节点指针的指针 phead。通过修改 phead 的值来更新链表头指针。

2. ListNode* BuyListNode(LTDataType x);

功能：申请并返回一个新的链表节点。参数：节点的数据成员的值 x。返回值：指向新节点的指针。

3. void ListPrint(ListNode* phead);

功能：打印双向链表的所有节点值。参数：指向链表头节点的指针 phead。

4. void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x);

功能：在链表尾部插入一个新节点。参数：指向链表头节点的指针 phead，新节点的数据成员的值 x。

5. void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x);

功能：在链表头部插入一个新节点。参数：指向链表头节点的指针 phead，新节点的数据成员的值 x。

6. void ListPopBack(ListNode* phead);

功能：删除链表尾部的节点。参数：指向链表头节点的指针 phead。

7. void ListPopFront(ListNode* phead);

功能：删除链表头部的节点。参数：指向链表头节点的指针 phead。

8. ListNode* ListFind(ListNode* phead, LTDataType x);

功能：查找链表中第一个值为 x 的节点。参数：指向链表头节点的指针 phead，要查找的值 x。返回值：指向找到的节点的指针，若未找到则返回 NULL。

9. void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x);

功能：在指定节点 pos 后插入一个新节点。参数：指定位置节点的指针 pos，新节点的数据成员的值 x。

10. void ListErase(ListNode* pos);

功能：删除指定节点 pos。参数：指向链表中待删除节点的指针 pos。

11. void ListDestory(ListNode** pphead);

功能：销毁整个链表及其所有节点。参数：指向链表头节点指针的指针 pphead。通过将所有节点释放，并将 *pphead 设置为 NULL 来实现。

List.c源码

//List.c文件

#include "List.h"

void ListInit(ListNode** phead)

{

assert(phead);

*phead = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));

(*phead)->x = -1;

(*phead)->next = *phead;

(*phead)->prev = *phead;

}

ListNode* BuyListNode(LTDataType x)

{

ListNode* newNode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));

newNode->x = x;

newNode->next = newNode;

newNode->prev = newNode;

return newNode;

}

void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x)

{

assert(phead);

ListNode* tail = phead->prev;

ListNode* newNode = BuyListNode(x);

newNode->next = phead;

newNode->prev = tail;

tail->next = newNode;

phead->prev = newNode;

}

void ListPrint(ListNode* phead)

{

assert(phead);

ListNode* pcur = phead->next;

while (pcur != phead)

{

printf("%d->", pcur->x);

pcur = pcur->next;

}

printf("\n");

}

void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x)

{

assert(phead);

ListNode* newNode = BuyListNode(x);

phead->next->prev = newNode;

newNode->next = phead->next;

newNode->prev = phead;

phead->next = newNode;

}

void ListPopBack(ListNode* phead)

{

assert(phead);

assert(phead->next != phead);

ListNode* del = phead->prev;

del->prev->next = phead;

phead->prev = del->prev;

free(del);

del = NULL;

}

void ListPopFront(ListNode* phead)

{

assert(phead);

assert(phead->next != phead);

ListNode* del = phead->next;

phead->next = del->next;

del->next->prev = phead;

free(del);

del = NULL;

}

ListNode* ListFind(ListNode* phead, LTDataType x)

{

assert(phead);

assert(phead->next != phead);

ListNode* pcur = phead->next;

while (pcur != phead)

{

if (pcur->x == x)

{

return pcur;

}

pcur = pcur->next;

}

return NULL;

}

void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)

{

assert(pos);

ListNode* newNode = BuyListNode(x);

pos->next->prev = newNode;

newNode->next = pos->next;

newNode->prev = pos;

pos->next = newNode;

}

void ListErase(ListNode* pos)

{

assert(pos);

pos->prev->next = pos->next;

pos->next->prev = pos->prev;

free(pos);

pos == NULL;

}

void ListDestory(ListNode** pphead)

{

assert(pphead);

assert(*pphead != NULL);

ListNode* pcur = (*pphead)->next;

ListNode* next = pcur->next;

while (pcur != *pphead)

{

free(pcur);

pcur = next;

next = pcur->next;

}

free(*pphead);

*pphead = NULL;

}

源码解析:

1. void ListInit(ListNode** phead)

void ListInit(ListNode** phead)

{

assert(phead);

*phead = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));

(*phead)->x = -1;

(*phead)->next = *phead;

(*phead)->prev = *phead;

}

功能：初始化双向循环链表。

实现过程：

使用 malloc 分配内存以存储头节点。将头节点的数据域 x 初始化为 -1，表示头节点。将头节点的 next 和 prev 指针都指向自身，形成一个空链表的循环结构。

2. ListNode* BuyListNode(LTDataType x)

ListNode* BuyListNode(LTDataType x)

{

ListNode* newNode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));

newNode->x = x;

newNode->next = newNode;

newNode->prev = newNode;

return newNode;

}

功能：申请并返回一个新的链表节点。

实现过程：

使用 malloc 分配内存以存储新节点。将新节点的数据域 x 初始化为参数 x。将新节点的 next 和 prev 指针都指向自身，表示新节点单独存在时的循环结构。

3. void ListPrint(ListNode* phead)

void ListPrint(ListNode* phead)

{

assert(phead);

ListNode* pcur = phead->next;

while (pcur != phead)

{

printf("%d->", pcur->x);

pcur = pcur->next;

}

printf("\n");

}

功能：打印双向循环链表的所有节点值。

实现过程：

从链表的第一个节点开始遍历，直到回到头节点 phead。使用 printf 打印每个节点的数据域 x 的值，并在末尾输出换行符。

4. void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x)

void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x)

{

assert(phead);

ListNode* tail = phead->prev;

ListNode* newNode = BuyListNode(x);

newNode->next = phead;

newNode->prev = tail;

tail->next = newNode;

phead->prev = newNode;

}

功能：在链表尾部插入一个新节点。

实现过程(在实现这些函数时我们都需要画图辅组我们写代码.)：

找到链表尾部节点 tail，即 phead->prev。创建一个新节点 newNode，并将其 next 指向头节点 phead，将其 prev 指向 tail。更新 tail 和 phead 的 next 和 prev 指针，使新节点插入到尾部。

图示:

5. <code>void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x)

void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x)

{

assert(phead);

ListNode* newNode = BuyListNode(x);

phead->next->prev = newNode;

newNode->next = phead->next;

newNode->prev = phead;

phead->next = newNode;

}

功能：在链表头部插入一个新节点。

实现过程：

创建一个新节点 newNode。将新节点的 next 指向头节点的 next，将新节点的 prev 指向头节点 phead。更新头节点 phead 和原头节点的 next 节点的 prev 指针，使新节点插入到头部。

6. void ListPopBack(ListNode* phead)

void ListPopBack(ListNode* phead)

{

assert(phead);

assert(phead->next != phead);

ListNode* del = phead->prev;

del->prev->next = phead;

phead->prev = del->prev;

free(del);

del = NULL;

}

功能：删除链表尾部的节点。

实现过程：

找到链表尾部节点 del，即 phead->prev。更新 del 节点前后节点的 next 和 prev 指针，使尾部节点从链表中删除。释放 del 节点的内存。

7. void ListPopFront(ListNode* phead)

void ListPopFront(ListNode* phead)

{

assert(phead);

assert(phead->next != phead);

ListNode* del = phead->next;

phead->next = del->next;

del->next->prev = phead;

free(del);

del = NULL;

}

功能：删除链表头部的节点。

实现过程：

找到头部节点 del，即 phead->next。更新头节点 phead 和原头节点的 next 节点的 prev 指针，使头部节点从链表中删除。释放 del 节点的内存。

8. ListNode* ListFind(ListNode* phead, LTDataType x)

ListNode* ListFind(ListNode* phead, LTDataType x)

{

assert(phead);

assert(phead->next != phead);

ListNode* pcur = phead->next;

while (pcur != phead)

{

if (pcur->x == x)

{

return pcur;

}

pcur = pcur->next;

}

return NULL;

}

功能：查找链表中第一个值为 x 的节点。

实现过程：

从链表的第一个节点开始遍历，直到回到头节点 phead。比较每个节点的数据域 x 和参数 x，找到匹配的节点则返回其指针，否则返回 NULL。

9. void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)

void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)

{

assert(pos);

ListNode* newNode = BuyListNode(x);

pos->next->prev = newNode;

newNode->next = pos->next;

newNode->prev = pos;

pos->next = newNode;

}

功能：在指定节点 pos 后插入一个新节点。

实现过程：

创建一个新节点 newNode。将新节点的 next 指向 pos 节点的 next，将新节点的 prev 指向 pos 节点。更新 pos 节点和 pos 后面节点的 prev 指针，使新节点插入到指定位置。

10. void ListErase(ListNode* pos)

void ListErase(ListNode* pos)

{

assert(pos);

pos->prev->next = pos->next;

pos->next->prev = pos->prev;

free(pos);

pos = NULL;

}

功能：删除指定节点 pos。

实现过程：

更新 pos 节点前后节点的 next 和 prev 指针，使节点 pos 从链表中删除。释放 pos 节点的内存。

11. void ListDestory(ListNode** pphead)

void ListDestory(ListNode** pphead)

{

assert(pphead);

assert(*pphead != NULL);

ListNode* pcur = (*pphead)->next;

ListNode* next = pcur->next;

while (pcur != *pphead)

{

free(pcur);

pcur = next;

next = pcur->next;

}

free(*pphead);

*pphead = NULL;

}

功能：销毁整个链表及其所有节点。

实现过程：

从链表的第一个节点开始，逐个释放每个节点的内存，直到回到头节点。最后释放头节点的内存，并将 *pphead 置为 NULL。

4.顺序表和链表的对比

4.1 存储结构

顺序表（数组）：

存储方式：使用一段连续的内存空间存储元素，通过索引访问元素。特点：随机访问速度快，时间复杂度为 O(1)；插入和删除元素时，需要移动大量元素，时间复杂度为 O(n)。 链表：

存储方式：使用不连续的内存空间，每个节点存储数据和指向下一个节点的指针。特点：插入和删除元素方便，时间复杂度为 O(1)，只需修改指针；随机访问效率较低，需从头节点遍历到目标节点，时间复杂度为 O(n)。

4.2 内存管理

顺序表：

内存管理：动态顺序表在实现时通常会预留一定的空间，当元素数量超过当前容量时，会动态扩展内存空间。这通常涉及到重新分配更大的内存块，并将原有数据复制到新的内存中，然后释放旧内存。优点：在元素数量不断增加时，仍然可以保持高效的随机访问性能，而且相比静态顺序表更加灵活。缺点：动态扩展和内存重新分配可能会导致性能开销，特别是在频繁操作大量数据时。 链表：

内存分配：节点动态分配，每个节点独立管理内存。优点：插入和删除效率高，不会造成内存碎片。缺点：每个节点额外需要存储指针信息，占用更多内存空间；随机访问效率低下。

4.3 适用场景

顺序表：

当需要高效的随机访问 链表：

当需要频繁插入和删除操作，而不关心随机访问效率时。

🥇结语

通过本篇文章的学习，您应该已经掌握了链表的基本概念、创建和操作方法，以及链表在C语言中的应用。链表作为一种灵活且高效的线性数据结构，在许多编程场景中都有广泛的应用。希望通过这些知识，您能够更好地理解和运用链表，从而为进一步学习和掌握更复杂的数据结构打下坚实的基础。感谢您阅读HanLop博客，期待在下一篇文章中继续与您探讨更多有趣的数据结构和算法。