链表入门：“单链表“的基本操作详解(C语言)
Mzyh 2024-10-09 17:05:01 阅读 97
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一，了解链表
二，基本操作的实现
1. 在代码开头的预处理和声明
2. 对链表进行初始化
一个错误案例的分析：
3. 对链表进行“增”操作
（1） “头插法”在链表头结点之后插入结点
（2） “尾插法”在链表的最后一个结点后插入结点
（3） 在指定位置插入结点
3，对链表进行“删”操作
（1） 从链表中删除第 i 个元素
（2） 销毁单链表
4. 对链表进行“查”操作
（1） 打印链表中的元素
（2） 获取链表中元素的个数
（3） 在单链表中查找元素e的位置
（4） 在单链表中获取 i 位置的元素
5. 对链表进行“改”操作
三，整体的实现和效果
一，了解链表
链式存储结构——借助指示元素存储地址的指针表示数据
元素间的逻辑关系:（逻辑相邻，物理不一定相邻）
链表是由一系列结点（链表中每一个元素称为结点）组成，每个结点包括两个部分：数据域(存储本结点的数据元素)和指针域(存储下一个结点的地址)。
由于链表在运行时可以动态生成结点，所以链表相比于数组，具有动态分配内存、方便插入和删除、节省空间等优点。
链表按照节点的连接方式可以分为单链表、双向链表和循环链表三种类型。这里我们只讨论单链表。
一些概念的了解
头结点（在链表的首元结点之前附设的一个结点）是用来辅助链表操作的，它本身并不算作链表的节点，因此在统计链表长度时需要将头结点去掉。头结点的数据域通常不赋值头指针:指向第一个结点(链表有头结点的时候就是头结点)空链表：链表中无元素（有头结点）
下图是一个带有头结点的单链表
二，基本操作的实现
对数据的进行的操作基本就是“增删查改”。
1. 在代码开头的预处理和声明
<code>#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef struct node
{
int data;//数据域
struct node* next;//指针域
}LinkNode;
如果你使用的是Visual Studio进行编写的代码,请在第一行添加:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
2. 对链表进行初始化
<code>LinkNode* InitList()
{
//创建一个结构体指针并进行分配空间
LinkNode* temp = (LinkNode*)malloc(sizeof(LinkNode));
//将结构体指针的指针域赋值为NULL
temp->next = NULL;
//返回初始化完成的结构体指针
return temp;
}
malloc向内存申请一块连续可用的空间,开辟成功会返回指向这块空间的指针(类型为void*), 开辟失败返回NULL, 所以得判断是否开辟成功并对指向空间的指针的类型的强制转换。
在main函数中创建指向结构体L的指针来接收已经初始化完成的链表(只有头结点)。
//创建一个指向结构体的指针来记录头结点
LinkNode* L = InitList();
一个错误案例的分析：
对下面错误的代码进行分析:
void InitList(LinkNode* pL){
pL = (LinkNode*)malloc(sizeof(LinkNode));
pL->next = NULL;
}
int main()
{
LinkNode L;//创建一个结构体变量
InitList(&L);//初始化链表
//...
return 0;
}
在main函数中创建了一个L结构体变量(L已经有了自己的地址)，将L的地址传递给InitList()函数，InitList()函数内接收一个指向结构体变量L的指针pL。
使用malloc开辟空间会返回一块空间的地址，而函数中 pL 是一个记录着 结构体变量L 地址的指针。如果把 开辟的空间地址 给到 pL ，则 pL 就指向了为malloc开辟的大小为sizeof(LinkNode)的空间的地址，此时pL不再记录的是结构体变量L的地址，后面的 pL->next = NULL;也只修改pL这个指针指向的空间的变量。当执行走出函数体后，pL这个指针就会被销毁，在main函数中，L还是未初始化。上面例子的正确修改: 把InitList函数中的 malloc开辟空间赋值给pL 的代码去掉。
LinkNode* L 指向链表的某一个结点。（只能修改所指向结点中的内容）
LinkNode** L 指向记录链表地址的指针，可以修改链表。（可以改变一级指针的地址）
一级指针记录变量的地址，二级指针记录一级指针的地址。
一级指针只能修改所记录变量的内容，二级指针可以修改一级指针的内容（即一级指针的地址）。
3. 对链表进行“增”操作
（1） “头插法”在链表头结点之后插入结点
1. 从一个空表开始，重复读入数据:
2.生成新结点，将读入数据存放到新结点的数据域中3. 从最后一个结点开始，依次将各结点插入到链表的前端
<code>void CreateLink_H()
{
//创建一个带头结点的单链表
LinkNode* L = (LinkNode*)malloc(sizeof(LinkNode));
L->next = NULL;
int n = 3, e = 0;//n为创建的新结点个数,e为结点的数据
for (int i; i < n; i++)
{
//生成新结点P
LinkNode* P = (LinkNode*)malloc(sizeof(LinkNode));
//给新结点P的数据域赋值
printf("请输入新结点元素e的值:\n");
scanf("%d", &e);
P->data = e;
//将新结点插入表头
P->next = L->next;
L->next = P;
}
}
（2） “尾插法”在链表的最后一个结点后插入结点
1．从一个空表L开始，将新结点逐个插入到链表的尾部，尾指针r指向链表的尾结点。
2．初始时，r同L均指向头结点。每读入一个数据元素则申请一个新结点，将新结点插入到尾结点后，r指向新结点。
<code>void CreateLink_R(LinkNode* L)
{
//创建一个带头结点的单链表
LinkNode* L = (LinkNode*)malloc(sizeof(LinkNode));
L->next = NULL;
//创建一个尾指针指向头结点(空链表中的头就是尾)
LinkNode* r = L;
int n = 3, e = 0;//n为创建的新结点个数,e为结点的数据
for (int i; i < n; i++)
{
//创建一个新结点
LinkNode* P = (LinkNode*)malloc(sizeof(LinkNode));
//给新结点P的数据域赋值
printf("请输入新结点元素e的值:\n");
scanf("%d", &e);
P->data = e;
//将新结点插入表尾
P->next = NULL;
r->next = P;
//r指向新的尾结点
r = P;
}
}
（3） 在指定位置插入结点
在 i 位置插入新元素, 需要找到第 i-1 个结点, 将第 i-1 个结点的指针域赋值给新结点P的指针域,然后将第 i-1 个结点的next赋值为新结点P的地址。
<code>int LinkInsert(LinkNode* L, int i, int e)
{
//L为记录头结点的指针, i为插入位置, e为插入元素
LinkNode* temp = L;
int count = 0;//默认长度为0
while (temp->next && count < i - 1)
{
//寻找第i个结点,并使temp指向第i-1个结点
temp = temp->next;
count++;
}
if (count < i - 1)
{
///第i个位置不存在,则进行提示并返回0
printf(">>>访问越界,请重试!\n");
return 0;
}
//在链表的第i个位置插入新结点P
LinkNode* P = (LinkNode*)malloc(sizeof(LinkNode));
P->data = e;
P->next = temp->next;//将temp下一个结点给P的地址域
temp->next = P;//将P的地址赋值给temp的地址域
return 1;//成功插入则返回1
}
分析:
int count = 0;
while (temp->next && count < i - 1)
{
temp = temp->next;
count++;
}
temp->next判断当前结点的下一个结点是否存在，如果不存在说明已经到达链表末尾。count < i - 1判断遍历过的结点个数是否小于i - 1，即判断是否找到了第i - 1个结点。2个条件一起使用可以确保 temp 指针移动到第 i-1个结点的位置(i-1不大于表长时)，并避免访问空指针导致的错误。
if (count < i - 1)
{
///第i个位置不存在,则进行提示并返回0
printf(">>>访问越界,请重试!\n");
return 0;
}
在上面循环的while中已经根据 i 对count的值进行计数,count最大时等于链表长度,
当 i-1 大于链表长度时,则无法访问到 i 结点(没有 i 这个结点). 则进行提示并返回。
·要注意的是:①结点的指针域记录着②结点的地址,所以不可以先把新结点的地址赋值给①结点
(temp->next = P;)。
而是先把②结点的地址赋给P的指针域，再把P的地址赋值给①结点的指针域,才能正确链接.
(P->next = temp->next; temp->next = P; )
3，对链表进行“删”操作
（1） 从链表中删除第 i 个元素
对第 i 个结点进行删除, 需要找到第 i -1 个结点, 将其指针域更改为第 i+1 个结点的地址, 然后再对第 i 个结点进行删除。
<code>int LinkDelect(LinkNode* L, int i) {
LinkNode* temp = L;
int count = 0;
while (temp->next && count < i - 1)
{
//寻找第i个结点,并使temp指向第i-1个结点
temp = temp->next;
count++;
}
if (!(temp->next) || count < i - 1)
{
///要删除的位置不存在,则进行提示并返回0
printf(">>>删除位置不合理,请重试!\n");
return 0;
}
LinkNode* P = temp->next; //临时存储要删除结点的地址,用于后续释放
temp->next = P->next;
free(P);//释放被删除的地址
}
分析:
其中 while 遍历部分, 和 if 判断部分和上面插入的功能是一样的。
LinkNode* P = temp->next;
temp->next = P->next;
这一部分代码就是将要删除结点( i )的后继结点的地址赋值给 i 的前驱结点的地址域, 当 i 结点删除后,也可以通过 i 的前驱结点内的地址域去访问到 i 的后继结点。在删除某个结点以后,需要将其原先的地址进行释放(防止内存泄漏), 上述代码使用指针P记录了要删除结点( i )的地址, 防止删除结点后地址丢失。
free(P);//释放被删除的地址
（2） 销毁单链表
<code>void LinkDestroy(LinkNode* L)
{
LinkNode* P;
while (L)//当L为NULL时停止
{
P = L;
L = L->next;
free(P);
}
}
创建一个指针P来指向L当前的结点然后L->next指向下一个结点删除P所指向的地址然后再循环执行上述过程,直到L指向NULL(空结点)
4. 对链表进行“查”操作
（1） 打印链表中的元素
开头先创建一个结构体指针指向头结点，通过循环遍历来获取每一个结点的数据并打印。
<code>void LinkPrint(LinkNode* L)
{
LinkNode* P = L->next;
printf(">链表中的元素为:");
while (P)
{
printf(" %d", P->data);
P = P->next;
}
printf("\n");
}
（2） 获取链表中元素的个数
使用计数器思想即可解决！最后记得返回计数器len（返回类型为int）。
int LinkLenght(LinkNode* L)
{
LinkNode* temp = L;
int len = 0;//默认长度为0
while (temp->next)
{
temp = temp->next;
len++;//遍历得到链表长度
}
return len;
}
（3） 在单链表中查找元素e的位置
整体思路和上面一样。
当指针P遍历找到数据e时，则会退出循环；反之，指针P找不到元素e则会循环到P=NULL。退出循环后进行判断，P为非空指针则表示找到数据e，返回其位置，P为空指针则返回0。
int LocationElem(LinkNode* L, int e)
{
LinkNode* P = L;
int index = 0;
while (P && P->data != e)
{
P = P->next;
index++;
}
if (P)
return index;//返回数据e的位置
else
return 0; //找不到则返回0
}
（4） 在单链表中获取 i 位置的元素
整体思路和上面一样。
需要注意的是：输入的 i 小于1（不合理的值）和P为NULL时返回-1
int GetElem(LinkNode* L, int i)
{
LinkNode* P = L->next;//从第一个结点开始
int count = 1;
while (P && count < i)
{
P = P->next;
count++;
}
if (!P || count > i)
{
//没找到,或者i的值不合理(小于1)则返回-1
return -1;
}
//找到则返回对应的元素值
return P->data;
}
5. 对链表进行“改”操作
(1),修改第i个结点的数据
理解上面的代码后，这个基本差不多,就不写了 :3
三，整体的实现和效果
下面代码中没有：1，头插法创建链表；2，尾插法创建链表；3，“查找元素e的位置”
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef struct node
{
int data;//数据域
struct node* next;//指针域
}LinkNode;
LinkNode* InitList()
{
//初始化一个带头结点的链表
LinkNode* temp = (LinkNode*)malloc(sizeof(LinkNode));
temp->next = NULL;
return temp;
}
int LinkEmpty(LinkNode* L)
{
if (L)
{
return 1;
}
return 0;
}
int LinkInsert(LinkNode* L, int i, int e)
{
//L为记录头结点的指针, i为插入位置, e为插入元素
LinkNode* temp = L;
int count = 0;//默认长度为0
while (temp->next && count < i - 1)
//确保 temp 指针移动到第 i-1 个结点的位置，并避免访问空指针导致的错误。
{
//寻找第i个结点,并使temp指向第i-1个结点
temp = temp->next;
count++;
}
//上面循环中已经根据i对count的值进行计数,count最大时等于链表长度,
//当i-1大于链表长度时,则无法访问i结点(没有i这个结点)
if (!(temp) || count < i - 1)
{
///第i个位置不存在,则进行提示并返回0
printf(">>>访问越界,请重试!\n");
return 0;
}
//在链表的第i个位置插入新结点P
LinkNode* P = (LinkNode*)malloc(sizeof(LinkNode));
P->data = e;
P->next = temp->next;//将temp下一个结点给P的地址域
temp->next = P;//将P的地址赋值给temp的地址域
return 1;//成功插入则返回1
}
void LinkPrint(LinkNode* L)
{
LinkNode* P = L->next;
printf(">链表中的元素为:");
while (P)
{
printf(" %d", P->data);
P = P->next;
}
printf("\n");
}
int LinkLenght(LinkNode* L)
{
LinkNode* temp = L;
int len = 0;//默认长度为0
while (temp->next)
{
temp = temp->next;
len++;//遍历得到链表长度
}
return len;
}
int LinkDelect(LinkNode* L, int i) {
LinkNode* temp = L;
int count = 0;
while (temp->next && count < i - 1)
{
//寻找第i个结点,并使temp指向第i-1个结点
temp = temp->next;
count++;
}
if (!(temp->next) || count < i - 1)
{
///第i个位置不存在,则进行提示并返回0
printf(">删除位置不合理,请重试!\n");
return 0;
}
LinkNode* P = temp->next;//临时存储要删除结点的地址,用于后续释放
temp->next = P->next;
free(P);//释放被删除的地址
}
void LinkDestroy(LinkNode* L)
{
LinkNode* P;
while (L)//当L为NULL时停止
{
P = L;
L = L->next;
free(P);
}
}
int main()
{
//创建一个结构体变量指针
LinkNode* L = InitList();
printf("^链表初始化成功.\n");
printf("\n");
//判断链表是否为空
int flag = LinkEmpty(L);
flag ? printf(">>>链表不为空\n") : printf(">>>链表为空\n");
printf("\n");
//插入新元素 + 打印链表中的元素
LinkInsert(L, 1, 11);//L,i,e
LinkPrint(L);
LinkInsert(L, 2, 12);
LinkPrint(L);
LinkInsert(L, 3, 13);
LinkPrint(L);
LinkInsert(L, 4, 14);
LinkPrint(L);
LinkInsert(L, 3, 3);
LinkPrint(L);
LinkInsert(L, 6, 5);
LinkPrint(L);
LinkInsert(L, 9, 5);//越界访问
LinkPrint(L);
printf("\n");
//求链表中元素个数
int len = LinkLenght(L);
printf(">>>链表的元素个数为: %d\n", len);
printf("\n");
//从链表中删除第i个元素 并打印
LinkDelect(L, 2);
LinkPrint(L);
LinkDelect(L, 5);
LinkPrint(L);
printf("\n");
//销毁单链表
LinkDestroy(L);
return 0;
}
上方代码实现效果
如果文章有错误的地方，请帮忙指出进行改正，谢谢！
栈：链栈和顺序栈的实现
https://blog.csdn.net/Mzyh_c/article/details/135180651?spm=1001.2014.3001.5501
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