吴裕雄--天生自然数据结构：单链表的基本操作

创建链表的代码如下所示：
//声明节点结构
typedef struct Link{
    int  elem;//存储整形元素
    struct Link *next;//指向直接后继元素的指针
}link;
//创建链表的函数
link * initLink(){
    link * p=(link*)malloc(sizeof(link));//创建一个头结点
    link * temp=p;//声明一个指针指向头结点，用于遍历链表
    //生成链表
    for (int i=1; i<5; i++) {
     //创建节点并初始化
        link *a=(link*)malloc(sizeof(link));
        a->elem=i;
        a->next=NULL;
        //建立新节点与直接前驱节点的逻辑关系
        temp->next=a;
        temp=temp->next;
    }
    return p;
}

同顺序表一样，向链表中增添元素，根据添加位置不同，可分为以下 3 种情况：
插入到链表的头部（头节点之后），作为首元节点；
插入到链表中间的某个位置；
插入到链表的最末端，作为链表中最后一个数据元素；
虽然新元素的插入位置不固定，但是链表插入元素的思想是固定的，只需做以下两步操作，即可将新元素插入到指定的位置：
将新结点的 next 指针指向插入位置后的结点；
将插入位置前结点的 next 指针指向插入结点；

//p为原链表，elem表示新数据元素，add表示新元素要插入的位置
link * insertElem(link * p, int elem, int add) {
    link * temp = p;//创建临时结点temp
    //首先找到要插入位置的上一个结点
    for (int i = 1; i < add; i++) {
        temp = temp->next;
        if (temp == NULL) {
            printf("插入位置无效\n");
            return p;
        }
    }
    //创建插入结点c
    link * c = (link*)malloc(sizeof(link));
    c->elem = elem;
    //向链表中插入结点
    c->next = temp->next;
    temp->next = c;
    return p;
}

从链表中删除指定数据元素时，实则就是将存有该数据元素的节点从链表中摘除，但作为一名合格的程序员，要对存储空间负责，对不再利用的存储空间要及时释放。因此，从链表中删除数据元素需要进行以下 2 步操作：
将结点从链表中摘下来;
手动释放掉结点，回收被结点占用的存储空间;
其中，从链表上摘除某节点的实现非常简单，只需找到该节点的直接前驱节点 temp，执行一行程序：
temp->next=temp->next->next;

//p为原链表，add为要删除元素的值
link * delElem(link * p, int add) {
    link * temp = p;
    //遍历到被删除结点的上一个结点
    for (int i = 1; i < add; i++) {
        temp = temp->next;
        if (temp->next == NULL) {
            printf("没有该结点\n");
            return p;
        }
    }
    link * del = temp->next;//单独设置一个指针指向被删除结点，以防丢失
    temp->next = temp->next->next;//删除某个结点的方法就是更改前一个结点的指针域
    free(del);//手动释放该结点，防止内存泄漏
    return p;
}

在链表中查找指定数据元素，最常用的方法是：从表头依次遍历表中节点，用被查找元素与各节点数据域中存储的数据元素进行比对，直至比对成功或遍历至链表最末端的 NULL（比对失败的标志）。
//p为原链表，elem表示被查找元素、
int selectElem(link * p,int elem){
//新建一个指针t，初始化为头指针 p
    link * t=p;
    int i=1;
    //由于头节点的存在，因此while中的判断为t->next
    while (t->next) {
        t=t->next;
        if (t->elem==elem) {
            return i;
        }
        i++;
    }
    //程序执行至此处，表示查找失败
    return -1;
}

更新链表中的元素，只需通过遍历找到存储此元素的节点，对节点中的数据域做更改操作即可。
//更新函数，其中，add 表示更改结点在链表中的位置，newElem 为新的数据域的值
link *amendElem(link * p,int add,int newElem){
    link * temp=p;
    temp=temp->next;//在遍历之前，temp指向首元结点
    //遍历到待更新结点
    for (int i=1; i<add; i++) {
        temp=temp->next;
    }
    temp->elem=newElem;
    return p;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct Link {
    int  elem;
    struct Link *next;
}link;
link * initLink();
//链表插入的函数，p是链表，elem是插入的结点的数据域，add是插入的位置
link * insertElem(link * p, int elem, int add);
//删除结点的函数，p代表操作链表，add代表删除节点的位置
link * delElem(link * p, int add);
//查找结点的函数，elem为目标结点的数据域的值
int selectElem(link * p, int elem);
//更新结点的函数，newElem为新的数据域的值
link *amendElem(link * p, int add, int newElem);
void display(link *p);
int main() {
    //初始化链表（1，2，3，4）
    printf("初始化链表为：\n");
    link *p = initLink();
    display(p);
    printf("在第4的位置插入元素5：\n");
    p = insertElem(p, 5, 4);
    display(p);
    printf("删除元素3:\n");
    p = delElem(p, 3);
    display(p);
    printf("查找元素2的位置为：\n");
    int address = selectElem(p, 2);
    if (address == -1) {
        printf("没有该元素");
    }
    else {
        printf("元素2的位置为：%d\n", address);
    }
    printf("更改第3的位置上的数据为7:\n");
    p = amendElem(p, 3, 7);
    display(p);
    return 0;
}
link * initLink() {
    link * p = (link*)malloc(sizeof(link));//创建一个头结点
    link * temp = p;//声明一个指针指向头结点，用于遍历链表
    //生成链表
    for (int i = 1; i < 5; i++) {
        link *a = (link*)malloc(sizeof(link));
        a->elem = i;
        a->next = NULL;
        temp->next = a;
        temp = temp->next;
    }
    return p;
}
link * insertElem(link * p, int elem, int add) {
    link * temp = p;//创建临时结点temp
    //首先找到要插入位置的上一个结点
    for (int i = 1; i < add; i++) {
        temp = temp->next;
        if (temp == NULL) {
            printf("插入位置无效\n");
            return p;
        }
    }
    //创建插入结点c
    link * c = (link*)malloc(sizeof(link));
    c->elem = elem;
    //向链表中插入结点
    c->next = temp->next;
    temp->next = c;
    return  p;
}
link * delElem(link * p, int add) {
    link * temp = p;
    //遍历到被删除结点的上一个结点
    for (int i = 1; i < add; i++) {
        temp = temp->next;
        if (temp->next == NULL) {
            printf("没有该结点\n");
            return p;
        }
    }
    link * del = temp->next;//单独设置一个指针指向被删除结点，以防丢失
    temp->next = temp->next->next;//删除某个结点的方法就是更改前一个结点的指针域
    free(del);//手动释放该结点，防止内存泄漏
    return p;
}
int selectElem(link * p, int elem) {
    link * t = p;
    int i = 1;
    while (t->next) {
        t = t->next;
        if (t->elem == elem) {
            return i;
        }
        i++;
    }
    return -1;
}
link *amendElem(link * p, int add, int newElem) {
    link * temp = p;
    temp = temp->next;//tamp指向首元结点
    //temp指向被删除结点
    for (int i = 1; i < add; i++) {
        temp = temp->next;
    }
    temp->elem = newElem;
    return p;
}
void display(link *p) {
    link* temp = p;//将temp指针重新指向头结点
    //只要temp指针指向的结点的next不是Null，就执行输出语句。
    while (temp->next) {
        temp = temp->next;
        printf("%d ", temp->elem);
    }
    printf("\n");
}