链表入门：“单链表“的基本操作详解(C语言)_单链表的基本操作

目录

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

#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

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

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。

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。

  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。

  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

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。

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;
}

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