从头撸一个单链表

＠醉里挑灯看剑，梦回吹角连营

  最近在学习单链表时，对于单链表的头节点指针的创建，以及如何给一个链表存入数据，这块理解不是很到位。虽然明白链表的基本操作，创建、插入、删除、索引，但用Ｃ实现还是遇到一些问题难以理解，故写一些代码进行分析，终于弄清楚其实现过程，在此作一小结。

单链表操作分析

  分析单链表中，节点的建立、插入、删除等过程

定义链表结构

//本文链表存储int型数据为例
typedef struct Signal_Node {
	int data;
	struct Signal_Node *next;
}Node;

节点的建立

通过malloc函数在堆中开辟节点空间，用来存放数据及指向下一个节点空间的结构体指针变量，结构如下：

头节点的建立

建立头节点，必须先定义一个指向头节点的结构体指针变量Node *hp = NULL，便于之后对链表进行操作

插入新的节点

从链表头插入节点

先生成新的节点空间 Node *newnd，作为要插入的新节点元素

从链表尾部插入

与从头节点插入一样，只是指向下一个节点的指针为空
１、遍历链表，直到 p -> next = NULL　　　// p为最后一个节点指针
２、p -> next = newnd;
３、newnd -> next = NULL;　　　　　　　　//已插入节点

从指定位置插入

１、遍历链表，找到要插入的链表位置p，if(p -> data == index) return p;
２、newnd -> next = p -> next -> next;
３、p -> next = newnd;

删除节点分析

  删除节点的过程，即与插入节点的过程相反。需要注意的是，删除某个节点，必须知道上一个节点的指针，即上一个节点中存放将要删除节点中的指针。每删除一个节点，需要将该节点空间赋空NULL，并且释放该空间free()

找到删除节点的上一个节点指针 *p

１、int temp_data = p -> next -> data ，临时存放被删除节点中的数据
２、遍历链表直到 temp_data == index，对比索引数据，找到上一个节点指针 p
３、返回 p

删除节点 p -> next

１、Node *temp = p -> next // 将需要删除的节点指针暂存，供之后释放该空间所用
２、p -> next = p -> next -> next　　 // 删除该节点 p -> next
３、temp = NULL && free(temp) // 将该节点空间赋空，并且释放该空间

代码实现

  本代码使用基本数据类型int，从main函数开始，一步步实现链表的建立，链表中节点的插入，以及向节点中输入数据，最后一个个删除释放节点空间在等操作，方便加深对链表创建及操作的理解。完整代码如下：

/**
* @file Signal_node_base.c
* @author mahuiming, [email protected]
* @date 2019-04-01
*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#define LINK_NODE_NUM 5

typedef struct SignalNode {

    int data;
    struct SignalNode *next;
}Node;

/* 创建节点 */
Node *Sig_CreateNode(int data, int dataSize) {

    Node *p = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    static int i = 0;
    if(NULL == p)
        printf("开辟节点空间失败！\n");
    p -> next = NULL;
    p -> data = data;
    printf("成功创建节点 %d\n",i);
    i++;
    return p;
}
/* 插入一个新的节点 */
void InsertNode(Node *p, Node *newnd) {

    newnd -> next = p -> next;
    p -> next = newnd;
}
/* 将节点从链表头部插入 */
void HeadInsertNode(Node *hp, Node *newnd) {

    InsertNode(hp,newnd);
}
/* 将节点从链表尾部插入 */
void TailInsertNode(Node *hp, Node *newnd) {

    Node *p = hp; 
    while(1) {

        if(p -> next == NULL){
            InsertNode(p, newnd);
            break;
        }
        p = p -> next;
    }   
}
/* 创建一个链表 */
void createList(Node **hpp) {

    //创建一个数据为int类型的头节点，传入参数0 和 sizeof(int)
    *hpp = Sig_CreateNode(0, 4);
    (*hpp) -> next = NULL;
}
/* 向链表中存值，建立链表 */
void setList(Node *hp, int data) {

        Node *newnd = Sig_CreateNode(data, sizeof(data));
    //  HeadInsertNode(hp, newnd);     
        TailInsertNode(hp, newnd);
}
/* 打印链表中的数据 */
void ShowList(Node *hp) {

    Node *p = hp -> next;
    if(NULL == p)
        printf("链表为空\n");
    else {
        while(1) {
            if(NULL == p)
                break;
            printf("链表中的数据为：%d \n",p -> data);
            p = p -> next;
        }
    }
}
/* 找到被删除节点的上一个节点 */
Node *Find_Delnode_Prev(Node *hp, int index) {

    Node *p = hp;
    static int temp_data = 0;
    while(1) {
        temp_data = p -> next -> data;
        if(temp_data == index) {
            printf("将要删除数据为 %d 的节点...\n",temp_data);
            printf("\n");
            break;
        }
        p = p -> next;
    }
    return p;
}
/* 删除节点 */
void Delete_Node(Node *del_node) {
    Node *temp = del_node -> next;
    del_node -> next = del_node -> next -> next;
    temp = NULL;
    free(temp);
}

int main() {
    int a = 0, i = 0, index = 0;
    Node *hp = NULL;
    Node *prev_node = NULL;
    /* 创建空链表*/
    createList(&hp);
    /* 向链表中写入数据 */
    for(i = 0; i < LINK_NODE_NUM; i++) {

        printf("Insert data:\n");
        scanf("%d",&a);
        setList(hp, a);
    }
    /* 显示所有链表信息 */
    ShowList(hp);
    printf("显示所有链表数据结束！\n");
    printf("\n");
    printf("开始删除链表中的节点～\n");
    for(i = 0; i < LINK_NODE_NUM; i++) {
        printf("输入要删除节点中的数据：");
        scanf("%d",&index);
        prev_node = Find_Delnode_Prev(hp, index);
        Delete_Node(prev_node);
        ShowList(hp);
    }
    /* 释放头节点指针 */
    free(hp);
    return 0;
}

程序运行过程：

成功创建节点 0
Insert data:
100
成功创建节点 1
Insert data:
200
成功创建节点 2
Insert data:
300
成功创建节点 3
Insert data:
400
成功创建节点 4
Insert data:
500
成功创建节点 5
链表中的数据为：100
链表中的数据为：200
链表中的数据为：300
链表中的数据为：400
链表中的数据为：500
显示所有链表数据结束！
开始删除链表中的节点～
输入要删除节点中的数据：300
将要删除数据为 300 的节点…
链表中的数据为：100
链表中的数据为：200
链表中的数据为：400
链表中的数据为：500
输入要删除节点中的数据：200
将要删除数据为 200 的节点…
链表中的数据为：100
链表中的数据为：400
链表中的数据为：500
输入要删除节点中的数据：100
将要删除数据为 100 的节点…
链表中的数据为：400
链表中的数据为：500
输入要删除节点中的数据：500
将要删除数据为 500 的节点…
链表中的数据为：400
输入要删除节点中的数据：400
将要删除数据为 400 的节点…
链表为空

  通过代码实现及画图分析，会对单链表的一些操作更容易理解一些