- 什么是线性表
线性表是由n个元素（结点）组成的有限序列。n为线性表的长度，n=0是称为空表。
- 线性表的逻辑特征
（1）对于非空的线性表，有且有一个开始结点，它没有直接前驱，而仅有一个直接后继。
（2）对于非空的线性表，有且有一个终端结点，它没有直接后继，而仅有一个直接前驱。
（3）对于非空的线性表，内部结点（除去开始结点和终端结点）都有且仅有一个直接前驱和一个直接后继。
- 图示
- 什么是单链表
单链表简单的说就是顺序表的链式存储，在顺序表中，我们是用一组地址连续的存储单元来依次存放线性表的结点，因此结点的逻辑次序和物理次序一致。而链表则不然，链表是用一组任意的存储单元来存放线性表的结点，这组存储单元既可以是连续的，也可以是不连续的，甚至是零散分布在内存中的任何位置上。因此，链表中结点的逻辑次序和物理次序不一定相同。为了能正确表示结点间的逻辑关系，在存储每个结点值的同时，还必须存储指示其后继结点的地址(或位置)信息，这个信息称为指针( pointer)或链(link)。这两部分信息组成了链表中的结点结构:
其中,data域是数据域，用来存放结点的值；next域是指针域(亦称链域)，用来存放结点的直接后继的地址(或位置)。链表正是通过每个结点的链域将线性表的n个结点按其逻辑顺序链接在一起的。由于上述链表的每个结点只有一个链域，故将这种链表称为单链表( Single LinkedList)。
图示：
单链表的描述：
typedef char datatype;
typedef struct node
{
datatype data;
struct node *next;
}LinkList;
LinkList *head, *p;
值得一提的是，我们一定要严格区分指针变量和结点变量这两个概念。例如，以上定义的变量p是类型为 Linklist的指针变量，若p的值非空(p!=NULL)，则它的值是类型为node的某一个结点的地址。通常p所指的结点变量并非在变量说明部分明显地定义，而是在程序执行过程中，当需要时才产生，故称为动态变量。实际上，它是通过标准函数生成的，即
p = malloc(sizeof(linklist));
函数 malloc 分配一个类型为 node 的结点变量的空间，并将其地址放入指针变量 p 中。一旦 p 所指的结点变量不再需要了，又可通过标准函数
free(p)
释放p所指的结点变量空间。因此，我们无法通过预先定义的标识符去访问这种动态的结点变量，而只能通过指针p 来访问它，即用 *p 作为该结点变量的名字来访问。由于结点类型node是结构类型，因而p是结构名，故可用加上“.”来取该结构的两个分量(*p)，data和§.next。这种表示形式总是要使用圆括号，显得很不精练。因此，在C语言中，对指针所指结构体的成员进行访问时，通常用运算符“一>”(减号和大于号)来表示。例如取上面结构中的两个分量，可以写成pー>data和pー>next。它与前一种表示法的意义完全相同。
单链表上的基本运算
1、建立链表
（1）头插法建表
过程描述：头插法用到两个指针，首先产生第一个结点，将取到的字符存入该结点的数据域，然后指针p率先指向该结点，指针head紧跟着也指向该结点，意味着将该结点作为头结点，这样对第一个结点的操作就完成了；然后又产生第二个结点，指针p总是率先指向新产生的结点，而指针head也每次紧跟指针p的步伐，随其后即刻指向新产生的结点，这个过程表现了每次都将新产生的结点作为头结点的过程。按照该流程循环，直到在缓冲区当中读取到指定的结束字符，停止循环，也就不再产生新的结点，头插法建表完成，一条单链表产生了。
值得一提的是，由于每次新生结点都是链接到头结点上的，所以会造成输入数据的顺序和链表的遍历顺序相反的现象。
图示：
代码演示：
printf("\n请输入一串数据，以‘#’结束！\n");
ch = getchar();
while (ch != '#')
{
p = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));//动态生成结点
p->data = ch;
p->next = head;
head = p;
ch = getchar();
}
头插法建表结果图：
（2）尾插法建表
过程描述：与头插法相比，尾插法用到三个指针，是因为头指针只用于指向头结点（第一个产生的结点）。然后如图所示的p结点用于即刻指向新产生结点，s结点用于将新产生的结点连到链表上。值得一说的是，上述算法当中，需要对产生的第一个结点（头结点）做特殊处理，为此用到第一个if语句，如果是第一个产生的结点，我们需要将其设为头结点，而对之后产生的结点我们只需要将它链接到链表上即可。对于第二个if语句而言，其作用是为了分别处理空表和非空表这两种情况，若读入的第一个字符就是结束符，则链表是空表。尾指针s也为空，结点s不存在，也就不能对其进行置空操作。否则链表head非空，最后一个结点s是终端结点，应将其指针域置空。
图示：
代码演示：
printf("\n请输入一串数据，以‘#’结束！\n");
ch = getchar();
while (ch != '#')
{
p = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));//动态生成结点
p->data = ch;
if(head == NULL)
{
head = p;
}
else
{
s->next = p;
}
s = p;
ch = getchar();
}
if(s != NULL)
{
s->next = NULL;
}
但是如果我们一开始就将头结点指定（空），是不是就避免了对头结点的特殊处理。同时，无论链表是否为空，头指针是指向头结点的非空指针（空表中头结点的指针域为空），因此空表和非空表的处理也就统一了，也就没有上述方法的两个if语句了，如下图所示：
代码演示：
head = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));
s = head;
printf("\n请输入一串数据，以‘#’结束！");
ch = getchar();
while (ch != '#')
{
p = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));//动态生成结点
p->data = ch;
s->next = p;
s = p;
ch = getchar();
}
s->next = NULL;
尾插法建表结果图：
2、序号查找
序号查找是按照位置来查找的，每次查找操作均需要从头结点开始遍历链表，过程当中对链表结点进行计数累加，当累加到目标位置的时候，输出该位置所存储的数据，即为找到目标结点；如果在遍历完成以后计数器也未累加到目标位置，则为未能找到目标位置，也就是说目标位置大于链表总长度。
代码演示：
printf("\n\t\t请输入查找位置:");
scanf("%d", &i);
while (p != NULL)
{
if (i == j)
{
printf("\n\t\t发现所查找位置结点数据为:%c\n", p->data);
return;
}
p = p->next;
j++;
}
printf("\n\t\t未发现所查找位置！\n");
序号查找结果图（头插法建表）：
3、按值查找
按值查找是按照链表当中每个结点所存储的数据的值来进行查找的，每次查找也需要从头结点开始遍历链表，过程当中依次对比结点数据域所存储数据是否和目标数据相等，如若相等，则判为找到目标数据（注意：只能找到第一次出现的相同数据），若链表遍历完成以后，也没有找到目标数据，则判为未找到目标数据。也就是说，该链表当中不存在目标数据。
代码演示：
printf("\n\t\t请输入查找的结点值：");
scanf("%s",&key);
while (p != NULL)
{
if(p->data == key)
{
printf("\n\t\t发现所查找结点!\t小标为:%d\n", j);
return;
}
p = p->next;
j++;
}
printf("\n\t\t未发现所查找结点!\n");
按值查找结果图（头插法建表）：
4、插入运算
（1）后插操作
在查找到的目标结点之后插入新结点。具体操作位在按值查找到插入结点位置以后，将该位置结点的指针指向新插入结点，而新插入的结点的指针指向后一个结点，如图所示:
代码演示：
s = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));
printf("\n\n\t\t请输入需要插入的值：");
scanf("%s",&s->data);
printf("\n\t\t需要在原表那个数据后插入：");
scanf("%s",&key);
while (p != NULL)
{
if(p->data == key)
{
s->next = p->next;
p->next = s;
Through(head);
printf("\n\n\t\t已插入！\n");
return;
}
p = p->next;
}
printf("\n\t\t未发现输入的原表数据\n");
后插结果图（头插法建表）：
（2）前插操作
在查找到的目标结点之前插入新结点，与后插不同，前插需要考虑头结点的影响，由于头结点之前没有新结点，所以需要单独处理（注意：此处可根据尾插法建表处使用的预设空的头结点的思想来改进），即只需要将新结点链接到头结点上，并将其作为头结点即可。而其他位置的前插操作需要新的指针f来辅助完成，即f指向永远跟随在指针p之后，当需要前插数据时，p指针用于按值找到结点位置，而指针f则用于将p找到结点位置的前一个位置的结点的指针指向新生结点，新生结点再指向p指向的结点，即完成新生结点的前插操作，如图所示：
代码演示：
s = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));
printf("\n\n\t\t请输入需要插入的值：");
scanf("%s",&s->data);
printf("\n\t\t需要在原表那个数据前插入：");
scanf("%s",&key);
while (p != NULL)
{
if(p->data == key)
{
if(p == head)
{
s->next = head;
head = s;
}
else
{
f->next = s;
s->next = p;
}
Through(head);
printf("\n\n\t\t已插入！\n");
return;
}
f = p;
p = p->next;
}
printf("\n\t\t未发现输入的原表数据\n");
前插结果图：
（3）按位置插入
某些情况下，我们可能需要按位置插入结点。实现该操作也需要遍历链表，使用计数器累加到目标位置，而后在该位置插入结点；同时对于头结点也需要单独处理（注意：此处可根据尾插法建表处使用的预设空的头结点的思想来改进）。
代码演示：
s = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));
printf("\n\n\t\t请输入需要插入的值：");
scanf("%s",&s->data);
printf("\n\t\t需要在原表那个数据的位置插入：");
scanf("%d",&num);
while (p != NULL)
{
if(i == num)
{
if(num == 1)
{
s->next = head;
head = s;
}
else
{
s->next = p->next;
p->next = s;
}
Through(head);
printf("\n\n\t\t已插入！\n");
return;
}
i++;
p = p->next;
}
printf("\n\t\t未发现输入的原表数据\n");
5、删除运算
和前插运算类似，要删除单链表当中的结点，首先需要一个指针p指向将要被删除的结点，接着使用紧跟着p的指针s来修改指针域，即将s的指针域指向被删除结点后一个结点，最后释放掉删除结点p，被删除的结点将归还到储存池当中；同样对于头结点需要单独处理（注意：此处可根据尾插法建表处使用的预设空的头结点的思想来改进），如图所示：
代码演示：
printf("\n\n\t\t请输入需要删除的结点：");
scanf("%s",&key);
while (p != NULL)
{
if (p->data == key)
{
if(p == head)
{
p = p->next;
free(head);
head = p;
}
else
{
s->next = p->next;
free(p);
}
Through(head);
printf("\n\n\t\t删除成功!\n");
return;
}
s = p;
p = p->next;
}
printf("\n\t\t未发现需要删除的结点!\n");
删除结果图（头插法建表）：
6、链表的遍历和长度
链表的遍历即每次从头结点开始，按照指针域的指向依次输出结点数据；其长度在需要得到的时候，遍历链表即可得到。
代码演示：
while (r != NULL)
{
printf("%c-->", r->data);
r = r->next;
length++;//用于获得链表长度
}
7、链表的销毁
销毁即释放所有结点变量空间，循环释放即可。
代码演示：
while (head)
{
p = head->next;
free(head);
head = p;
}
完整代码：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef char datatype;
typedef struct node
{
datatype data;
struct node *next;
}LinkList;
LinkList *head, *p ,*s;
int length = 0;
void Through(LinkList *r)
{
if(r == NULL)
{
printf("\n\t\t空链表!\n");
return;
}
printf("\n\t\t");
while (r != NULL)
{
printf("%c-->", r->data);
r = r->next;
length++;//用于获得链表长度
}
}
//头插法建表
void Create()
{
char ch;
head = NULL;
s = NULL;
scanf("%*[^\n]"); scanf("%*c"); //清空缓冲区，该用法见杂项_深入理解缓冲区及scanf高阶用法
printf("\n\t\t请输入一串数据，以‘#’结束！\n\n\t\t");
ch = getchar();
while (ch != '#')
{
p = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));//动态生成结点
p->data = ch;
p->next = head;
head = p;
ch = getchar();
}
Through(head);
printf("\n\n\t\t链表已建好！\n");
}
/*
//尾插法建表方法一
void Create()
{
char ch;
head = NULL;
s = NULL;
scanf("%*[^\n]"); scanf("%*c"); //清空缓冲区，该用法见杂项_深入理解缓冲区及scanf高阶用法
printf("\n\t\t请输入一串数据，以‘#’结束！\n\n\t\t");
ch = getchar();
while (ch != '#')
{
p = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));//动态生成结点
p->data = ch;
if(head == NULL)
{
head = p;
}
else
{
s->next = p;
}
s = p;
ch = getchar();
}
if(s != NULL)
{
s->next = NULL;
}
Through(head);
printf("\n\n\t\t链表已建好！\n");
}
*/
/*
//尾插法建表方法二(注意：使用此方法，对应需要修改其他代码)
void Create()
{
char ch;
head = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));
s = head;
scanf("%*[^\n]"); scanf("%*c"); //清空缓冲区，该用法见杂项_深入理解缓冲区及scanf高阶用法
printf("\n\t\t请输入一串数据，以‘#’结束！\n\n\t\t");
ch = getchar();
while (ch != '#')
{
p = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));//动态生成结点
p->data = ch;
s->next = p;
s = p;
ch = getchar();
}
s->next = NULL;
printf("\n\n\t\t链表已建好！\n");
Through(head->next); //由于头结点为空，所以传入第二个结点
}
*/
//序号查找
void Number_Find()
{
int i;
int j = 1;
p = head;
if (head == NULL)
{
printf("\n\t\t空链表!\n");
return;
}
printf("\n\t\t请输入查找位置:");
scanf("%d", &i);
while (p != NULL)
{
if (i == j)
{
printf("\n\t\t发现所查找位置结点数据为:%c\n", p->data);
return;
}
p = p->next;
j++;
}
printf("\n\t\t未发现所查找位置！\n");
}
//按值查找
void Value_Find()
{
int j = 1;
char key;
p = head;
if (head == NULL)
{
printf("\n\t\t空链表!\n");
return;
}
printf("\n\t\t请输入查找的结点值：");
scanf("%s",&key);
while (p != NULL)
{
if(p->data == key)
{
printf("\n\t\t发现所查找结点!\t小标为:%d\n", j);
return;
}
p = p->next;
j++;
}
printf("\n\t\t未发现所查找结点!\n");
}
//插入运算（后插）
void Insert()
{
char key;
p = head;
if (head == NULL)
{
printf("\n\t\t空链表!\n");
return;
}
Through(head);
s = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));
printf("\n\n\t\t请输入需要插入的值：");
scanf("%s",&s->data);
printf("\n\t\t需要在原表那个数据后插入：");
scanf("%s",&key);
while (p != NULL)
{
if(p->data == key)
{
s->next = p->next;
p->next = s;
Through(head);
printf("\n\n\t\t已插入！\n");
return;
}
p = p->next;
}
printf("\n\t\t未发现输入的原表数据\n");
}
/*
//插入运算（前插）
void Insert()
{
char key;
LinkList *f;
p = head;
if (head == NULL)
{
printf("\n\t\t空链表!\n");
return;
}
Through(head);
s = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));
printf("\n\n\t\t请输入需要插入的值：");
scanf("%s",&s->data);
printf("\n\t\t需要在原表那个数据前插入：");
scanf("%s",&key);
while (p != NULL)
{
if(p->data == key)
{
if(p == head)
{
s->next = head;
head = s;
}
else
{
f->next = s;
s->next = p;
}
Through(head);
printf("\n\n\t\t已插入！\n");
return;
}
f = p;
p = p->next;
}
printf("\n\t\t未发现输入的原表数据\n");
}
*/
/*
//插入运算（位置）
void Insert()
{
int num;
int i=1;
p = head;
if (head == NULL)
{
printf("\n\t\t空链表!\n");
return;
}
Through(head);
s = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));
printf("\n\n\t\t请输入需要插入的值：");
scanf("%s",&s->data);
printf("\n\t\t需要在原表那个数据的位置插入：");
scanf("%d",&num);
while (p != NULL)
{
if(i == num)
{
if(num == 1)
{
s->next = head;
head = s;
}
else
{
s->next = p->next;
p->next = s;
}
Through(head);
printf("\n\n\t\t已插入！\n");
return;
}
i++;
p = p->next;
}
printf("\n\t\t未发现输入的原表数据\n");
}
*/
//删除运算
void Delete()
{
char key;
p = head;
if (head == NULL)
{
printf("\n\t\t空链表!\n");
return;
}
Through(head);
printf("\n\n\t\t请输入需要删除的结点：");
scanf("%s",&key);
while (p != NULL)
{
if (p->data == key)
{
if(p == head)
{
p = p->next;
free(head);
head = p;
}
else
{
s->next = p->next;
free(p);
}
Through(head);
printf("\n\n\t\t删除成功!\n");
return;
}
s = p;
p = p->next;
}
printf("\n\t\t未发现需要删除的结点!\n");
}
//链表长度
void LinkList_Length()
{
if (head == NULL)
{
printf("\n\t\t空链表!\n");
return;
}
length = 0;
Through(head);
printf("\n\n\t\t链表长度为：%d\n", length);
}
//销毁运算
void Destroy_List()
{
if (head == NULL)
{
printf("\n\t\t空链表!\n");
return;
}
while (head)
{
p = head->next;
free(head);
head = p;
}
printf("\n\t\t已销毁!\n");
}
void main()
{
int b = 1, k;
while (b)
{
system("cls");
printf("\n\n\t\t链表上的基本操作\n\n");
printf("\t\t ----------------------------\n");
printf("\t\t|1.... 链表建立 |\n");
printf("\t\t|2.... 序号查找 |\n");
printf("\t\t|3.... 按值查找 |\n");
printf("\t\t|4.... 链表插入 |\n");
printf("\t\t|5.... 链表删除 |\n");
printf("\t\t|6.... 链表长度 |\n");
printf("\t\t|7.... 链表销毁 |\n");
printf("\t\t|0.... 退出 |\n");
printf("\t\t ----------------------------\n\n");
printf("\t\t请选择：");
scanf("%d", &k);
switch (k)
{
case 1: Create(); break;
case 2: Number_Find(); break;
case 3: Value_Find(); break;
case 4: Insert(); break;
case 5: Delete(); break;
case 6: LinkList_Length(); break;
case 7: Destroy_List(); break;
case 0: b = 0; break;
}
if (b != 0) { printf("\n\t\t"); system("pause"); }
}
}
程序主界面（头插法建表）：
如有错误，欢迎指正！_
参考文献：
数据结构：用C语言描述/唐策善等编著.-北京：高等教育出版社，1995（2011重印）