单链表是一种链式存取的数据结构,用一组地址任意的存储单元存放线性表中的数据元素。这组存储单元可以是连续的,也可以是不连续的。链表中的数据是以结点来表示的,一个结点包含数据域和指针域,数据域用来存储结点的值,指针域用来存储数据域的直接后继的地址,单链表结点的而结构如下图:
一般情况下使用链表只关心链表中结点之间的逻辑关系,并不关心链表的每个结点的实际存储位置,通常用箭头来表示链域中的指针,链表的逻辑结构可以直观的画成用箭头链接起来的结点序列。
C语言描述单链表的存储结构
typedef int DataType;
typedef struct Node
{
DataType Data;
struct Node* Next;
}Node, *LinkList;
其中Node表示链表的结点类型,LinkList表示链表的指针类型,通常用Node* 定义链表的结点指针,用LinkList定义链表的头指针。
单链表的基本操作
(1)单链表的初始化
单链表的初始化就是把单链表初始化为空,带头节点的单链表的初始化需要为头结点分配存储空间,并将头节点的指针域置空。
void InitList(LinkList* PHead)
{
if ((*PHead = (LinkList)malloc(sizeof(Node))) == NULL)
{
printf("内存申请失败!\n");
return;
}
(*PHead)->Next = NULL;
}
(2)判断单链表是否为空
判断单链表是否为空,就是看单链表的头结点的指针域是否为空,即:PHead->Next == NULL
是否为真。
int ListEmpty(LinkList PHead)
{
return PHead->Next == NULL;
}
(3)头插法建表
从一个空表开始,重复读入数据,生成新结点,将读入数据存放到新结点的数据域中,然后将新结点插入到当前链表的表头上,直到读入结束标志(-1)为止。
//头插法建表
void CreatFormHead(LinkList PHead)
{
DataType data;
Node* s; //要插入的结点指针
scanf("%d", &data);
while (data != -1) //输入要插入的值以-1作为结束标志
{
s = (Node*)malloc(sizeof(Node));
s->Data = data;
s->Next = PHead->Next;
PHead->Next = s;
scanf("%d", &data);
}
}
(4)尾插法建表
尾插法建表是将新结点插入到当前链表的表尾上。为此必须增加一个尾指针tail,使其始终指向当前链表的尾结点。
//尾插法建表
void CreatFormTail(LinkList PHead)
{
Node* s;
Node* tail;
DataType data;
tail = PHead;
scanf("%d", &data);
while (data != -1)
{
s = (Node*)malloc(sizeof(Node));
s->Data = data;
s->Next = tail->Next;
tail->Next = s;
tail = s; //tail始终指向表尾
scanf("%d", &data);
}
}
(5)按序号查找
按序号查找,即查找序号为i的元素对应的值,如果找到的话,返回结点的指针p,对应的值可以通过p->Data
打印,定义一个指针p使其指向头指针p = PHead;
从头指针开始,一直往后查找,定义一个变量j初始化为0,指针p每次后移一位,j++
当j=i时跳出循环,返回指向第i个结点的指针p,在查找元素是要判断表是否为空,保证p的下一个结点不为空,否则,就没有办法保证执行循环体中的p = p->Next;
Node* Get(LinkList PHead, int i)
{
Node* p; //结点指针
int j = 0;
p = PHead;
if (ListEmpty(PHead)) //空表
{
printf("表为空!\n");
return 0;
}
while (!ListEmpty(PHead) && j < i)
{
p = p->Next;
j++;
}
if (j == i)
{
return p; /*返回指向第i个结点的指针p*/
}
return NULL;
}
(6)按值查找
按值查找,即查找单链表中与给定元素data相等的元素,并返回这个元素的下标。定义一个变量i赋初值为1,从第一个结点(头结点的下一个结点)PHead->Next
开始一直往后查找,指针p每次后移一位i++
当p->Data != data
时跳出循环,返回i的值即为要查找的元素data在链表中的位置。
//按值查找
int Locate(LinkList PHead, DataType data)
{
Node*p = PHead->Next;
int i = 1;
while (p)
{
while (`p->Data != data`)
{
p = p->Next;
i++;
}
break; //找到节点时退出循环
}
return i;
}
(7)求表长操作
链表的长度即链表中元素的个数,定义一个变量int len = 0;
定义一个指针p = PHead;
从头结点开始依次遍历链表中的每个结点,指针每后移一次len++;
,当链表为空即p->Next != NULL
时跳出循环,返回len的值。
//求单链表的长度
int length(LinkList PHead)
{
Node *p;
p = PHead;
int len = 0;
while (p->Next != NULL)
{
len++;
p = p->Next;
}
return len;
}
(8)插入操作
在单链表的第i个位置插入一个元素data,首先需要找到要插入位置的前驱结点位置,即:第i-1个结点,定义一个指针p指向头结点,从头结点开始一直往后查找,当要插入的位置j=i-1时,跳出循环,指针p指向该节点。然后,创建一个新结点,使指针s指向新创建的结点,将要插入的数据data,赋给新创建的结点的数据域s->Data = data;
将新结点的指针域指向第i个结点s->Next = p->Next;
将第i-1个结点的指针域指向新结点p->Next = s
;
//任意位置插入
void InsList(LinkList PHead, int i, DataType data)
{
Node*p;
Node*s;
p = PHead;
int j = 0;
while (p->Next != NULL && j < i - 1)
{
p = p->Next;
j++;
}
if (p == NULL)
{
return; //插入位置不合法
}
s = (Node*)malloc(sizeof(Node)); //新建一个结点
s->Data = data;
s->Next = p->Next;
p->Next = s;
}
(9)删除操作
将单链表的第i个结点删除,data用于存放删除结点的值,删除第i个结点同样也需要找到第i个结点的前驱结点,定义一个指针p指向头结点,从头往后查找第i-1个结点,如果找到则指针p指向要删除操作的前驱结点(第i-1个结点),s指向要删除的节点is = p->Next;
,将前驱结点的指针域指向要删除结点的下一个结点p->Next = s->Next;
也就是让s指向的结点与单链表断开,然后释放s指向的结点,即释放要删除结点的空间,返回删除结点的值*data
在删除操作时要判断删除的位置是否合法。
//任意位置删除
int DelList(LinkList PHead, int i, DataType* data)
{
Node* p;
Node* s;
p = PHead;
int k = 0;
/*删除位置i小于0,或者删除位置大于元素个数,
比如链表中只有一个元素,i=2时*/
if (i < 0 || i>length(PHead))
{
printf("删除位置不合法!\n");
return 0; //删除位置不合法
}
while (p->Next != NULL && k < i - 1)
{
p = p->Next;
k++;
}
s = p->Next;
*data = s->Data;
p->Next = s->Next;
free(s);
return *data;
}
(10)销毁链表
单链表的结点是动态申请的,在程序结束时将这些结点空间通过free
函数释放。
//销毁链表
void DestoryList(LinkList PHead)
{
Node* p;
Node* q;
p = PHead;
while (p->Next != NULL)
{
q = p;
p = p->Next;
free(q);
}
}
(11)打印表中元素
依次打印顺序表中的元素。
void PrintList(LinkList PHead)
{
Node* p;
p = PHead->Next;
while (p)
{
printf("%d ", p->Data);
p = p->Next;
}
printf("\n");
}
单链表的基本操作源代码
LinkList.h定义链表的数据结构和链表 操作的函数声明
#ifndef __LinkList_H__
#define __LincList_H__
typedef int DataType;
typedef struct Node
{
DataType Data;
struct Node* Next;
}Node, *LinkList;
void InitList(LinkList* PHead); //单链表的初始化
int ListEmpty(LinkList PHead); //判断单链表是否为空
void CreatFormHead(LinkList PHead); //头插法建表
void CreatFormTail(LinkList PHead); //尾插法建表
Node* Get(LinkList PHead, int i); //按序号查找
int Locate(LinkList PHead, DataType data); //按值查找
int length(LinkList PHead); //求表长操作
void InsList(LinkList PHead, int i, DataType data); //插入操作
int DelList(LinkList PHead, int i, DataType* data); //删除操作
void DestoryList(LinkList PHead); //销毁顺序表
void PrintList(LinkList PHead); //打印表中元素
#endif
LinkList.c 单链表操作函数的具体实现
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "LinkList.h"
//单链表的初始化
void InitList(LinkList* PHead)
{
if ((*PHead = (LinkList)malloc(sizeof(Node))) == NULL)
{
printf("内存申请失败!\n");
return;
}
(*PHead)->Next = NULL;
}
//判断单链表是否为空
int ListEmpty(LinkList PHead)
{
return PHead->Next == NULL;
}
//头插法建表
void CreatFormHead(LinkList PHead)
{
DataType data;
Node* s; //要插入的结点指针
scanf("%d", &data);
while (data != -1) //输入要插入的值以-1作为结束标志
{
s = (Node*)malloc(sizeof(Node));
s->Data = data;
s->Next = PHead->Next;
PHead->Next = s;
scanf("%d", &data);
}
}
//尾插法建表
void CreatFormTail(LinkList PHead)
{
Node* s;
Node* tail;
DataType data;
tail = PHead;
scanf("%d", &data);
while (data != -1)
{
s = (Node*)malloc(sizeof(Node));
s->Data = data;
s->Next = tail->Next;
tail->Next = s;
tail = s; //tail始终指向表尾
scanf("%d", &data);
}
}
//按序号查找
Node* Get(LinkList PHead, int i)
{
Node* p; //结点指针
int j = 0;
p = PHead;
if (ListEmpty(PHead)) //空表
{
printf("表为空!\n");
return 0;
}
while (!ListEmpty(PHead) && j < i)
{
p = p->Next;
j++;
}
if (j == i)
{
return p; /*返回指向第i个结点的指针p*/
}
return NULL;
}
//按值查找
int Locate(LinkList PHead, DataType data)
{
Node*p = PHead->Next;
int i = 1;
while (p)
{
while (p->Data != data)
{
p = p->Next;
i++;
}
break; //找到节点时退出循环
}
return i;
}
//求单链表的长度
int length(LinkList PHead)
{
Node *p;
p = PHead;
int len = 0;
while (p->Next != NULL)
{
len++;
p = p->Next;
}
return len;
}
//任意位置插入
void InsList(LinkList PHead, int i, DataType data)
{
Node*p;
Node*s;
p = PHead;
int j = 0;
while (p->Next != NULL && j < i - 1)
{
p = p->Next;
j++;
}
if (p == NULL)
{
return; //插入位置不合法
}
s = (Node*)malloc(sizeof(Node)); //新建一个结点
s->Data = data;
s->Next = p->Next;
p->Next = s;
}
//任意位置删除
int DelList(LinkList PHead, int i, DataType* data)
{
Node* p;
Node* s;
p = PHead;
int k = 0;
/*删除位置i小于0,或者删除位置大于元素个数,
比如链表中只有一个元素,i=2时*/
if (i < 0 || i>length(PHead))
{
printf("删除位置不合法!\n");
return 0; //删除位置不合法
}
while (p->Next != NULL && k < i - 1)
{
p = p->Next;
k++;
}
s = p->Next;
*data = s->Data;
p->Next = s->Next;
free(s);
return *data;
}
//销毁链表
void DestoryList(LinkList PHead)
{
Node* p;
Node* q;
p = PHead;
while (p->Next != NULL)
{
q = p;
p = p->Next;
free(q);
}
}
//打印表中元素
void PrintList(LinkList PHead)
{
Node* p;
p = PHead->Next;
while (p)
{
printf("%d ", p->Data);
p = p->Next;
}
printf("\n");
}
main.c 操作函数的简单测试代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>
#include "LinkList.h"
int main()
{
LinkList L;
LinkList L1;
DataType data;
int num; //需要操作的元素序号
int val; //插入元素值
InitList(&L);
InitList(&L1);
printf("头插法建表(L1):");
CreatFormHead(L1);
printf("链表中的元素有:\n");
PrintList(L1);
printf("\n");
printf("尾插法建表(L):");
CreatFormTail(L);
//后面为对尾插法所建表的操作
printf("链表中的元素有:\n");
PrintList(L);
printf("\n");
printf("在链表中插入一个元素:\n");
printf("请输入插入位置:");
scanf("%d", &num);
printf("请输入插入元素值:");
scanf("%d", &val);
InsList(L, num, val);
printf("链表中的元素有:\n");
PrintList(L);
printf("\n");
printf("删除链表中的元素:\n");
printf("请输入删除位置:");
scanf("%d", &num);
DelList(L, num, &data);
printf("删除元素的值为%d\n", data);
printf("\n");
printf("链表中的元素有:\n");
PrintList(L);
printf("\n");
printf("链表的长度为:%d\n", length(L));
printf("\n");
printf("请输入要查找的元素序号:\n");
scanf("%d", &num);
Node* p = Get(L, num);
printf("第%d 个元素值为:%d\n", num, p->Data);
printf("请输入要查找的元素值:\n");
scanf("%d", &val);
printf("%d在表中的位置序号为:%d\n", val, Locate(L, val));
printf("\n");
system("pause");
return 0;
}