一、链表相关的定义
- 什么是链表：
链表是为了表示每个数据元素ai与其直接后继元素ai+1之间的逻辑关系，对数据元素ai来说，除了存储本身的信息之外，还需要存储一个指示其直接后继的信息（即直接后继的存储位置）。我们把存储数据元素信息的域称为数据域，把存储直接后继位置的域称为指针域。指针域中存储的信息被称为指针或者链。这两部分信息组成数据元素ai的存储映像，称为节点（Node）。
n个节点（ai的存储映像）链接成一个链表，即为线性表（a1，a2，…，an）的链式存储结构，因为此链表的每个节点中只包含一个指针域，所以叫单链表。
- 链表的重要组成
头指针：链表中第一个结点或头结点的存储位置叫做头指针；它具有标识作用，常用头指针冠以链表的名字；无论链表是否为空，头指针均不为空，它是链表的必要元素；
头结点：单链表第一个结点前设置的一个结点叫做头结点（为了方便操作），其数据域一般无意义，也可以存放链表的长度；其不一定是链表的必要元素；
二、链表的代码描述
1.节点结构定义
typedef struct LinkList {
ElemType data; //数据域，ElemType指代数据类型
struct LinkList* next; //指针域
}Node;
2.链表的读取
思路：声明一个指针p，使其指向链表的第一个节点，然后while循环使得p一直往下一个节点走，直到i == index时或者p为空时，退出循环；此时判断p是否为空，如果为空说明p已经走完了整个链表，那么说明该链表不存在index所指节点，index超出了链表的范围或者链表的节点数；否则的话，说明p不为空并且i == index，那么说明成功找到了该节点，将p->data返回给*data；
参数：
Node &list [in] 已存在链表的引用
int index [in] 需要读取的数据位置索引
int *data [inout] 返回读取的值
void GetData(Node &list, int index, int *data) {
Node* p;
int i = 1;
p = list.next;
while(p && i < index) {
p = p->next;
++i;
}
if(!p || i > index) {
cout << "不存在该节点！" << endl;
return;
}
*data = p->data;
cout << "链表中第" << index << "个元素的值为：" << *data << endl;
}
3.链表的插入和删除
思路：插入的标准语句：newNode->next = p->next; p->next = newNode;p为你想插入的位置的前一个位置，你所需要的就是讲p与它后面一个节点的链接断开，所以你需要让插入的新节点先与后一个节点链接上，然后在让p把新的接点连接上，这样就算插入成功了；至于怎么找到这个位置，和读取时候一样遍历链表；
参数：
Node &list [in] 已存在链表的引用
int index [in] 需要插入的数据位置索引
int *data [in] 需插入的数据
void ListInsert(Node& list, int index, int data) {
int i = 1;
Node* newNode,*p;
p = &list;
while(p && i < index) {
p = p->next;
++i;
}
if(!p || i > index) {
cout << "不存在第" << index << "个位置！" <<endl;
return;
}
newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
newNode->data = data;
newNode->next = p->next;
p->next = newNode;
cout << "成功在链表中第" << index << "个位置插入：" << data << endl;
}
思路：删除节点的标准语句，p->next = delNode->next;free(delNode); 先让p->next接手delNode的下一个节点，然后再将delNode的数据按需要返回，再将其申请的内存释放；如何找到该节点也与读取操作遍历链表方式一样；
参数：
Node &list [in] 已存在链表的引用
int index [in] 需要删除的数据位置索引
int *data [inout] 返回需删除的数据
void ListDelete(Node& list, int index, int *data) {
Node* p,*delNode;
p = &list;
int i = 1;
while(p && i < index) {
p = p->next;
++i;
}
if(!p || i > index) {
cout << "不存在第" << index << "个位置！" <<endl;
return;
}
delNode = p->next;
*data = delNode->data;
p->next = delNode->next;
delNode->next = NULL;
cout << "成功删除链表中第" << index << "个元素：" << *data << endl;
}
4.链表的整表创建
思路：用头插法方式构建链表，就是将构建的新节点依次插入头结点之后，newNode->next = list.next;list.next = newNode；
srand((unsigned)time(NULL));初始化随机数种子；
data = rand() % 100;data取100以内的随机数；
参数：
Node &list [in] 已存在链表的引用
int data [in] 新创建节点的数据
void InsertByHead(Node& list, int data) {
Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
newNode->data = data;
newNode->next = list.next;
list.next = newNode;
}
参数：
Node &list [in] 已存在链表的引用
int len [in] 创建链表的长度
void CreateList(Node& list, int len) {
int data;
srand((unsigned)time(NULL));
for(int i = 0; i < len; ++i) {
data = rand() % 100;
InsertByHead(list, data);
}
cout << "成功创建长度为 " << len << " 的链表！" << endl;
}
5.链表的整表删除
思路：循环遍历链表，只要当遍历到的节点不为空时，就销毁该节点，直到只剩一个头结点，将其指针域置空；
参数：
Node &list [in] 欲删除的链表
void ClearList(Node& list) {
Node* p,*temp;
p = list.next;
while(p) {
temp = p->next;
free(p);
p = temp;
}
list.next = NULL;
cout << "成功销毁链表！" << endl;
}
三、测试代码
#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<ctime>
using namespace std;
int main() {
Node list;
list.next = NULL;
CreateList(list, 10); //创建长度为10的链表
int data;
GetData(list, 5, &data); //取第五个节点的数据
ListInsert(list, 6, 1234); //在第六个位置插入1234
ListDelete(list, 9, &data); //删除第九个节点并返回其数据
//遍历链表
Node* p = list.next;
while(p) {
cout << p->data << endl;
p = p->next;
}
ClearList(list); //销毁链表
getchar();
return 0;
}
四、总结
链表确实是数据结构比较重要也比较基础的部分，而且链表还有循环链表、静态链表、双向链表几种。学好链表的目的是为了更好的掌握链式存储结构，更好的理解指针，理解数据在内存中是什么样的存在，各种数据之间是怎么关联起来的。这对后面学习像树啊图啊这样比较复杂比较丰富的数据结构时，会很有帮助。
总结一些经验，对比链表这种链式存储结构和数组等一些顺序存储结构，其优势在于插入和删除比较方便，不影响其他的节点数据，但是也因为他不是一种连续的存储形式，在查找时需要遍历，所以选择使用哪种数据结构也要根据实际需要来权衡选择。没有最优的数据结构，只有最合适的数据结构。
