数据结构 - 单链表（C语言实现）

一. 链表的定义
链表是动态分配存储空间的链式存储结构。
其包括一个“头指针”变量，其中第0个结点称为整个链表的头结点，头结点中存放一个地址，该地址指向一个元素，头结点一般不存放具体数据，只是存放第一个结点的地址。
链表中每一个元素称为“结点”，每个结点都由两部分组成：存放数据元素的数据域和存储直接后继存储位置的指针域。指针域中存储的即是链表的下一个结点存储位置，是一个指针。多个结点链接成一个链表。
最后一个结点的指针域设置为空(NULL)，作为链表的结束标志，表示它没有后继结点。
使用结构体变量作为链表中的结点，因为结构体变量成员可以是数值类型，字符类型，数组类型，也可以是指针类型，这样就可以使用指针类型成员来存放下一个结点的地址，使其它类型成员存放数据信息。

当一个序列中只含有指向它的后继结点的链接时，就称该链表为单链表。
单链表的示意图如下：
单链表示意图
二. 单链表的表示及实现
链表和顺序表的最大不同之处就是链表的物理地址不是相邻的。顺序表中采用数组下标的形式（即物理地址的相邻）表示元素的逻辑顺序，而链表是采用指针的方式使不相邻的地址存储逻辑相邻的元素。

链表的优点：不需要连续的空间进行存储；对于插入、删除节点操作较为方便，时间复杂度Ｏ（１）。
链表的缺点：对于指定位置元素读取较顺序表麻烦；空间利用率比较低。

定义

#define ERROR	-1
#define OK		0

typedef struct LNode{
	int Data;
	struct LNode *Next;
}List;

创建带头节点的单链表

List *CreatList(){
	//创建带头节点的链表 
	List *L=NULL;
	L = (List *)malloc(sizeof(List));
	if(!L) exit(-1);//申请存储失败 
	L->Data = -1;
	L->Next = NULL;
	return L; 
}

尾插法插入数据元素

int ListInsertR(List *L, int e){
	//将数据e插入链表L尾部
	List *p=L, *q=NULL;//p追踪链表尾部 q为新节点 
	q = (List *)malloc(sizeof(List));
	if(!q) exit(-1);//存储申请失败
	q->Data = e;
	q->Next = NULL;
	//查找链表尾部地址 
	while(p && p->Next){
		p = p->Next;
	} 
	q->Next = p->Next;
	p->Next = q;
	return OK;
}

读取链表指定位置元素

int ListRead(List *L, int x, int *e){
	//将链表中第 x个元素数据保存到e中
	List *p=L;
	int i=0;
	while(i < x){
		if(p->Next == NULL){
			return ERROR;//读取元素越界 
		}
		p = p->Next;
		++i;
	} 
	(*e) = p->Data;
	return OK;
}

获取链表长度

int GetListLength(List *L, int *e){
	//将链表L的长度存储在e中(不含头结点)
	List *p=L->Next;
	int Length=0;
	//计算链表长度 
	while(p){
		p = p->Next;
		++Length;
	}
	//返回链表长度 
	(*e) = Length;
	return OK;
}

从链表中删除指定位置节点

int ListDel(List *L, int x, int *e){
	//在链表L中删除第x个节点并将数据存储在e中
	List *q=L, *p=NULL;//q追踪x个节点 p保存节点释放
	int i=0;//循环变量
	if(x < 1) return ERROR;//删除节点非法 
	//找到前一个节点地址 
	while( i < x-1){
		if(q->Next == NULL){
			return ERROR;//删除元素越界 
		} 
		q = q->Next;
		++i;
	} 
	//将节点删除 
	p = q->Next;
	q->Next = p->Next;
	(*e) = p->Data;
	free(p);
	return OK; 
}

函数验证

int GetListLength(List *L, int *e){
	//将链表L的长度存储在e中(不含头结点)
	List *p=L->Next;
	int Length=0;
	//计算链表长度 
	while(p){
		p = p->Next;
		++Length;
	}
	//返回链表长度 
	(*e) = Length;
	return OK;
}
 
int main(int argc, char *argv[]) {
	List *L=NULL,*p=NULL;
	int i=1, e=0;
	//创建节点 
	L = CreatList();
	printf("创建链表成功！\n");
	GetListLength(L, &e); 
	printf("当前链表长度为 %d 。\n",e);
	//循环插入元素 
	for(i;i<10;i++){
		ListInsertR(L, i);
	}
	printf("向链表中插入了 %d 个数据元素。\n",i-1);
	//读取出链表内全部数据 
	p = L->Next;
	i=1;
	GetListLength(L, &e); 
	printf("当前链表长度为 %d 。\n",e);
	printf("当前链表数据为：");
	while(p){
		ListRead(L, i, &e);
		printf("%d",e);
		++i;
		p = p->Next;
	}
	i = 5;
	printf("删除第 %d 个节点。\n",i);
	ListDel(L, i, &e); 
	
	p = L->Next;
	i=1;
	GetListLength(L, &e); 
	printf("当前链表长度为 %d 。\n",e);
	printf("当前链表数据为：");
	while(p){
		ListRead(L, i, &e);
		printf("%d",e);
		++i;
		p = p->Next;
	}
	
	return 0;
}

在这里插入图片描述
经验证函数有效。

数据结构 - 单链表（C语言实现）

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