c语言实现单链表数据结构及其基本操作
带头结点单链表。分三个文件，分别为头文件，测试文件，源代码文件。
给出了单链表的部分操作，每个操作都有对应的注释说明该函数功能。
test.c 文件中，对输入数据是否合法进行了检测，但是并未实现输入数据不合法时应该采取的措施。
测试文件 通过一个菜单来测试单链表功能。
list.h:
/* 单链表类型的头文件 */
#ifndef LIST_H_
#define LIST_H_
struct Node; //先声明，就可以在下面使用，而不必因定义在后面而产生冲突
/* 一般类型定义 */
typedef int ElementType; //抽象数据类型
typedef struct Node * PtrToNode;
typedef PtrToNode List;
typedef PtrToNode Position;
/* 特定于程序的声明 */
struct Node {
ElementType element;
Position next;
};
/* 函数原型 */
List MakeEmpty ( List l );
int IsEmpty ( List L );
int IsLast ( Position p, List l );
Position Find ( ElementType x, List l );
void Delete ( ElementType x, List l );
Position FindPrevious ( ElementType x, List l );
void Insert ( ElementType x, List l, Position p );
void DeleteList ( List l );
Position Header ( List l );
Position First ( List l );
Position Last ( List l );
Position Advance ( Position p );
ElementType Retrieve ( Position p );
void PushFront ( ElementType x, List l );
void PopFront ( List l );
void PushBack ( ElementType x, List l );
void PopBack ( List l );
#endiftest.c:
/* 单链表 */
#include
#include
#include "list.h"
struct Node;
void Menu ( void ); //菜单
void PrintList ( List l ); //打印单链表
int main ( void )
{
List l;
int choice;
ElementType x;
l = NULL;
choice = 0;
x = 0;
Menu ( );
scanf ( "%d", &choice );
while ( 0 != choice )
{
switch ( choice )
{
case 1: if ( NULL == ( l = MakeEmpty ( l ) ) ) //如若不接受返回值，则外面 l 未改变。因为 MakeEmpty 中形参 不影响 实参值，开辟的空间反而找不到了!重点!!
{
printf ( "初始化失败！\n" );
}
else
{
printf ( "初始化成功!\n" );
}
break;
case 2: if ( 1 == IsEmpty ( l ) )
{
printf ( "单链表为空!\n" );
}
else
{
printf ( "单链表不为空！\n" );
}
break;
case 3: {
Position p;
p = Last ( l );
if ( NULL == p )
{
printf ( "0.链表中没有结点，当前位置是链表末尾!\n" );
break;
}
if ( 1 == IsLast ( p , l ) )
{
printf ( "1.当前位置是链表末尾！\n" );
}
if ( 0 == IsLast ( l, l ) )
{
printf ( "2.当前位置不是链表末尾！\n" );
}
break;
}
case 4: printf ( "请输入需要查找的元素: " );
if ( 1 == scanf ( "%d", &x ) )
{
Position tmp;
tmp = Find ( x ,l );
if ( NULL == tmp )
{
printf ( "元素%d不存在！\n", x );
}
else
{
printf ( "找到了元素%d！\n", ( Retrieve ( tmp ) ) );
}
}
else
{
printf ( "输入数据不合法，查找失败！\n" );
}
break;
case 5: printf ( "请输入需要删除的元素: " );
if ( 1 == scanf ( "%d", &x ) )
{
Delete ( x, l );
printf ( "删除成功！\n" );
}
else
{
printf ( "输入数据不合法，删除失败！\n" );
}
break;
case 6: printf ( "请输入需要插入的元素: " );//此处实现为头插
if ( 1 == scanf ( "%d", &x ) )
{
Insert ( x, l, l );
printf ( "插入成功！\n" );
}
else
{
printf ( "输入数据不合法，插入失败！\n" );
}
break;
case 7: DeleteList ( l );
printf ( "删除单链表成功！\n" );
l = NULL;
break;
case 8: printf ( "请输入需要插入的元素: " );
if ( 1 == scanf ( "%d", &x ) )
{
PushFront ( x, l );
printf ( "插入成功！\n" );
}
else
{
printf ( "输入数据不合法，插入失败！\n" );
}
break;
case 9: PopFront ( l );
printf ( "删除成功！\n" );
break;
case 10: printf ( "请输入需要插入的元素: " );
if ( 1 == scanf ( "%d", &x ) )
{
PushBack ( x, l );
printf ( "插入成功！\n" );
}
else
{
printf ( "输入数据不合法，插入失败！\n" );
}
break;
case 11: PopBack ( l );
printf ( "删除成功！\n" );
break;
case 12: PrintList ( l );
break;
default: printf ( "放弃吧！\n" );
break;
}
Menu ( );
scanf ( "%d", &choice );
}
system ( "pause" );
return 0;
}
void Menu ( void ) //菜单
{
printf ( "***************************************************************\n" );
printf ( " 1.初始化 2.是否为空\n" );
printf ( " 3.当前位置是否是链表末尾 4.查找元素\n" );
printf ( " 5.删除元素 6.插入元素\n" );
printf ( " 7.删除链表 8.头插数据\n" );
printf ( " 9.头删数据 10.尾插数据\n" );
printf ( " 11.尾删数据 12.打印\n" );
printf ( "***************************************************************\n" );
}
void PrintList ( List l ) //打印单链表
{
Position p;
p = l -> next;
while ( NULL != p )
{
printf ( "%d -> ", ( p -> element ) );
p = p -> next;
}
printf ( "\n" );
}
/* list.c -- 支持单链表操作的函数 */
#include
#include
#include "list.h"
/* 接口函数 */
/* 把单链表初始化为空单链表 */ //必须先初始化再使用链表（未初始化链表下列函数可能出错.）
List MakeEmpty ( List l ) //传进来的 l 是一个指向单链表这种数据结构的指针，但不一定已经开辟了这种结构的空间使指针去指向
{
if ( NULL != l ) //结合 收藏夹 -> c语言, 理解为什么将指针free( )后需置NULL
{
DeleteList ( l );
}
l = ( List )malloc ( sizeof ( struct Node ) );//malloc 完一定要检查是否 开辟空间成功！
if ( NULL == l )
{
printf ( "开辟空间失败！" );
return NULL;
}
l -> element = 0;
l -> next = NULL;
return l;
}
/* 检查单链表是否为空 */
int IsEmpty ( List l )
{
return ( NULL == l -> next );
}
/* 检查当前位置是否是链表的末尾 */ //将只有头结点情况视为链表末尾
int IsLast ( Position p, List l )
{
return ( NULL == p -> next );
}
/* 在单链表中查找元素x */
Position Find ( ElementType x, List l )
{
Position p;
p = l -> next; //声明和定义分开.
while ( ( NULL != p ) && ( x != p -> element ) )
{
p = p -> next;
}
return p;
}
/* 在单链表中删除元素x */ //元素不存在，函数不做任何处理
void Delete ( ElementType x, List l ) //使用到了 FindPrevious( )函数
{
Position p;
Position tmpCell;
p = FindPrevious ( x, l );
if ( !( IsLast ( p, l ) ) )
{
tmpCell = p -> next;
p -> next = p -> next -> next; //注意!是赋值给p的next域,而不是p!
free ( tmpCell ); //free( )掉指针后,最好将指针置NULL.
tmpCell = NULL;
}
}
/* 在单链表中找出元素x的前驱位置 */ //辅助Find函数实现，不提供测试代码(若Find函数执行成功，则此函数正确)
Position FindPrevious ( ElementType x, List l )
{
Position p;
p = l; //在外面申请头节点，所以l不可能为空
while ( ( NULL != p -> next ) && ( x != p -> next -> element ) )
{
p = p -> next;
}
return p; //返回的不是next域！也永远不可能是!
}
/* 在单链表中插入元素x */
/* 插入到当前位置的后面 */
void Insert ( ElementType x, List l, Position p )
{
Position tmpCell; //只是创建了一个指针，还需要malloc出结构体的大小.5.
tmpCell = ( List )malloc ( sizeof ( struct Node ) );//struct Node 只是一个类型， sizeof( sturct Node )才是它的大小. 才能使用malloc.
if ( NULL == tmpCell ) //因为系统资源问题，所以malloc申请空间可能会失败，养成malloc后检查申请是否成功的习惯6.
{
printf ( "申请空间失败" );
}
else
{
tmpCell -> element = x;
tmpCell -> next = p -> next;
p -> next = tmpCell;
}
}
/* 删除单链表 */
void DeleteList ( List l ) //删除单链表后再使用单链表必须先初始化.
{
Position p;
Position tmp;
p = l -> next; //l 的next 域存放地址给p free l 后，这个p所保存地址依然在和 l 无关。 lnext域只是之前用来保存它
free ( l ); //此处通过指针l释放l指向的头结点，而不是释放指针l，指针l依然存在.
l = NULL; //记得，你在此处改变l的值，外面l值依旧没改变。 所以，这种错误不要再犯了！
while ( NULL != p )
{
tmp = p -> next;
free ( p ); //此处释放的是p,不是p的next域（不要释放下一个节点）
p = tmp;
}
}
/* 返回链表头结点 */ //不提供测试用例
Position Header ( List l )
{
return l;
}
/* 返回链表第一个结点 */ //不提供测试用例
Position First ( List l )
{
return ( l -> next );
}
/* 返回链表的最后一个结点 */ //不提供测试用例
Position Last ( List l )
{
Position p = l;
if ( NULL == l -> next ) //将头节点后那个结点视为第一个结点，所以只有头结点时，视为没有结点.
{
return NULL;
}
else
{
while ( NULL != p -> next )
{
p = p -> next;
}
}
return p;
}
/* 返回位置p的下一个位置 */ //不提供测试用例
Position Advance ( Position p )
{
return ( p -> next );
}
/* 返回位置p处的元素 */ //不提供测试用例
ElementType Retrieve ( Position p )
{
return ( p -> element );
}
/////* 在单链表头部插入元素x */ //版本1
//void PushFront ( ElementType x, List l ) //使用到了 Header( )函数 与 Insert( )函数
//{
// Insert ( x, l, Header ( l ) );
//}
/* 在单链表头部插入元素x */ //版本2
void PushFront ( ElementType x, List l )
{
Position tmp; //不需要再定义一个多余的变量保存 l -> next.
tmp = ( List )malloc ( sizeof ( struct Node ) );
if ( NULL == tmp )
{
printf ( "申请空间失败，插入不成功！" );//抽象数据类型中别加多余东西( 换行符 ).
}
else
{
tmp -> element = x;
tmp -> next = l -> next;
l -> next = tmp;
}
}
/* 删除单链表第一个结点 */
void PopFront ( List l )
{
if ( NULL == l -> next )
{
;
}
else
{
Position tmp;
tmp = l -> next; //注意此处释放 l的next域中值才是释放了第一个结点，而不是释放第一个结点next域（第二个结点）.
l -> next = tmp -> next;
free ( tmp ); //释放的next域只是下一个结点，不是这个结点，也不是释放了next.
tmp = NULL;
}
}
/* 在单链表尾部插入元素x */
void PushBack ( ElementType x, List l ) //使用 Header( )函数
{
Position p;
Position tmp;
p = Header ( l );
while ( NULL != p -> next )
{
p = p -> next;
}
tmp = ( List )malloc ( sizeof ( struct Node ) );
if ( NULL == tmp )
{
printf ( "申请空间失败，插入失败" );
}
else
{
tmp -> element = x;
tmp -> next = NULL;
p -> next = tmp;
}
}
/* 删除单链表最后一个结点 */
void PopBack ( List l )
{
if ( NULL == l -> next )
{
;
}
else
{
Position p;
p = l;
while ( NULL != p -> next -> next )
{
p = p -> next;
}
free ( p -> next );
p -> next = NULL;
}
}