数据结构（使用头插法实现单链表）

一.定义

1.线性表的链式存储就是单链表，单链表通过一组任意的存储单元来存储线性表的数据元素（逻辑相邻，存储离散），单链表对于每一个链表结点，不但存储自身数据，还开辟了存储一个指向后继结点的指针。

2.单链表相比顺序表：

优点：解决了顺序表需要大量连续存储单元的问题，单链表的数据元素离散的分布在存储空间中。

缺点：需要额外的存储空间存放指针域。

3.建立单链表可以使用头插法和尾插法两种操作，其中头插法创建的单链表数据有逆置效果。

头插法：

尾插法：

 

4.创建单链表可以使用头结点方便编码，也可以不使用头结点，本代码使用了头结点。

二.代码

1.使用头插法建立单链表

LinkList AddList(LinkList L){//头插法增添元素 
	L = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));//创建头结点
	L->length = 0;
	L->next=NULL;
	LNode *addPoint;
	int addNum;
	printf("向链表输入初始值\n");
	printf("请输入要插入的内容：");
	scanf("%d",&addNum);//获取插入内容 
	while(addNum != 99){//当输入99时结束循环 
		addPoint = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));
		L->length++;
		addPoint->next = L->next;
		L->next = addPoint;
		addPoint->data = addNum;
		printf("\n请输入要插入的内容(输入99结束)：");//继续输入新元素 
		scanf("%d",&addNum);//获取插入内容 
	}
	return L;
	
}

  

2.遍历展示单链表

void ShowList(LinkList L){
	LNode *x;//定义一个指针 
	int num = L->length;//num用于暂存该链表长度 
	printf("该链表一共有%d个元素\n",num);
//	x = (LNode *)malloc(sizeof(LNode)); 
	x = L;//将头结点的信息赋给x 
	x = x->next;//跳过头结点，因为头结点不存储数据 
	while(num>0){
		printf("%d\n",x->data);//输出该节点的数据 
		x = x->next;//移向下一个结点 
		num--;//遍历总数减一 
	}
}

3.插入数据元素

bool ListInsert(LinkList L){
	int inputPosition = 0;//定义记录插入位置并初始化 
	int inputNum = 0;//定义记录插入数据元素的值并初始化 
	printf("请输入要插入的位置：");
	scanf("%d",&inputPosition);//获取插入位置 
	printf("请输入要插入的内容：");
	scanf("%d",&inputNum);//获取插入内容 
	if(inputPosition<1){//插入位置不能小于1 
		return false;
	}
	LNode *AtPresent;// 定义指向当前遍历到的结点的指针 （遍历指针） 
	int record = 0;//记录该节点的位置 
	AtPresent = L;// 让 遍历指针指向头结点 
	while(AtPresent!=NULL&&record < inputPosition-1){
	//遍历条件：1.当前指针不为空 2.当前结点与目标结点位置不匹配 
		record++;//位置信息累加 
		AtPresent=AtPresent->next;//遍历指针指向下一个结点 
	}
	if(AtPresent==NULL){//若遍历指针为空，则该链表没有目标位置结点 
		return false;
	}
	//找到目标位置后： 
	LNode *s = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));//生成一个新结点 
	s->data = inputNum;//新结点赋值 
	s->next = AtPresent->next;//新结点的后继指针指向遍历结点的后继结点 
	AtPresent->next = s;// 遍历结点的后继指针指向新结点 
	L->length++;//长度+1 
	return true; 
}

 

4.按位查找（两种方法的区别在于返回值）

代码一：
bool GetElem(LinkList L){//按位查找 
	int getPos = 0;//定义输入位置变量 
	printf("请输入要查找的位置：");
	scanf("%d",&getPos);//获取查找位置 
	LNode *x;//定义遍历指针 
	x = L;//将链表头指针位置赋给x 
	x = x->next;//头结点没有取值，因此跳过 
	if(getPos<1||getPos>L->length){
		//判断输入是否合法 
		return false;
	}
	for(int curPos = 1;curPosnext;
	}
	if(x==NULL){//没有找到 
		return false;
	}
	printf("第%d位置元素为%d\n",getPos,x->data);
	return true;
}
代码二：
LinkList GetNodeElem(LinkList L,int findPos){
	int record = 1;//记录位置
	LNode *searchPoint = L->next;//使遍历指针指向第一个结点 
	if(findPos==0){
		return L;//返回头结点 
	} else if(findPos<1){
		return NULL;
	}
	while(searchPoint&&recordnext;
		record++;
	}
	return searchPoint;
}

5.按值查找
 

代码一：
bool LocateElem(LinkList L){//按值查找
	int getNum = 0;
	int accumulation = 0;
	printf("请输入要查找的值：");
	scanf("%d",&getNum);//获取要查询的值
	LNode *x;//定义遍历指针 
	x = L;
	x = x->next; 
	for(int record = 1;recordlength;record++){//遍历链表
		if(x->data == getNum){
			printf("第%d个位置存储了%d\n",record,getNum);
			accumulation++;
		}
		x = x->next;
	}
	if(accumulation>0){
		printf("链表中有%d个%d值\n",accumulation,getNum);
		return true;
	}else{
		printf("链表中没有%d\n",getNum);
		return false;
	}
	 
} 
代码二：
LinkList LocateNodeElem(LinkList L,int findNum){//按值查找
	LNode *searchNumP = L->next;//获取第一个结点的位置
	int record = 1;
	while(searchNumP!=NULL&&searchNumP->data!=findNum){
		searchNumP = searchNumP->next;
		record++;
	}
	printf("值%d的位置是%d",searchNumP->data,record);
	return searchNumP;
	
}

6.删除操作

void DelList(LinkList L){//删除操作
	int delPos = 0;//定义删除位置变量 
	printf("\n请输入要删除的位置：");
	scanf("%d",&delPos);//获取删除位置 
	LNode *x,*y;
	x = GetNodeElem(L,delPos-1);//查找要删除位置的前驱结点 
	y = x->next;//要删除的结点 
	x->next = y->next;//将前驱结点的后继改为删除结点的后继 
	L->length--;//链表长度-1 
	free(y);//释放被删除元素的空间 
}

 三.整体代码

//头插法实现单链表 
#include 
#include 

typedef struct LNode{
	int data;//每个结点存放的数据元素 
	int length;
	struct LNode *next;//指向的下一个结点 
}LNode,*LinkList;//均表示一个指向单链表第一个结点的指针 
//LNode 强调第一个结点 
//LinkList 强调表示的是一个单链表 

LinkList AddList(LinkList L){//头插法增添元素 
	L = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));//创建头结点
	L->length = 0;
	L->next=NULL;
	LNode *addPoint;
	int addNum;
	printf("向链表输入初始值\n");
	printf("请输入要插入的内容：");
	scanf("%d",&addNum);//获取插入内容 
	while(addNum != 99){//当输入99时结束循环 
		addPoint = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));
		L->length++;
		addPoint->next = L->next;
		L->next = addPoint;
		addPoint->data = addNum;
		printf("\n请输入要插入的内容(输入99结束)：");//继续输入新元素 
		scanf("%d",&addNum);//获取插入内容 
	}
	return L;
	
}
bool ListInsert(LinkList L){
	int inputPosition = 0;//定义记录插入位置并初始化 
	int inputNum = 0;//定义记录插入数据元素的值并初始化 
	printf("请输入要插入的位置：");
	scanf("%d",&inputPosition);//获取插入位置 
	printf("请输入要插入的内容：");
	scanf("%d",&inputNum);//获取插入内容 
	if(inputPosition<1){//插入位置不能小于1 
		return false;
	}
	LNode *AtPresent;// 定义指向当前遍历到的结点的指针 （遍历指针） 
	int record = 0;//记录该节点的位置 
	AtPresent = L;// 让 遍历指针指向头结点 
	while(AtPresent!=NULL&&record < inputPosition-1){
	//遍历条件：1.当前指针不为空 2.当前结点与目标结点位置不匹配 
		record++;//位置信息累加 
		AtPresent=AtPresent->next;//遍历指针指向下一个结点 
	}
	if(AtPresent==NULL){//若遍历指针为空，则该链表没有目标位置结点 
		return false;
	}
	//找到目标位置后： 
	LNode *s = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));//生成一个新结点 
	s->data = inputNum;//新结点赋值 
	s->next = AtPresent->next;//新结点的后继指针指向遍历结点的后继结点 
	AtPresent->next = s;// 遍历结点的后继指针指向新结点 
	L->length++;//长度+1 
	return true; 
}
void ShowList(LinkList L){
	LNode *x;//定义一个指针 
	int num = L->length;//num用于暂存该链表长度 
	printf("该链表一共有%d个元素\n",num);
//	x = (LNode *)malloc(sizeof(LNode)); 
	x = L;//将头结点的信息赋给x 
	x = x->next;//跳过头结点，因为头结点不存储数据 
	while(num>0){
		printf("%d\n",x->data);//输出该节点的数据 
		x = x->next;//移向下一个结点 
		num--;//遍历总数减一 
	}
}
bool GetElem(LinkList L){//按位查找 
	int getPos = 0;//定义输入位置变量 
	printf("请输入要查找的位置：");
	scanf("%d",&getPos);//获取查找位置 
	LNode *x;//定义遍历指针 
	x = L;//将链表头指针位置赋给x 
	x = x->next;//头结点没有取值，因此跳过 
	if(getPos<1||getPos>L->length){
		//判断输入是否合法 
		return false;
	}
	for(int curPos = 1;curPosnext;
	}
	if(x==NULL){//没有找到 
		return false;
	}
	printf("第%d位置元素为%d\n",getPos,x->data);
	return true;
}

bool LocateElem(LinkList L){//按值查找
	int getNum = 0;
	int accumulation = 0;
	printf("请输入要查找的值：");
	scanf("%d",&getNum);//获取要查询的值
	LNode *x;//定义遍历指针 
	x = L;
	x = x->next; 
	for(int record = 1;recordlength;record++){//遍历链表
		if(x->data == getNum){
			printf("第%d个位置存储了%d\n",record,getNum);
			accumulation++;
		}
		x = x->next;
	}
	if(accumulation>0){
		printf("链表中有%d个%d值\n",accumulation,getNum);
		return true;
	}else{
		printf("链表中没有%d\n",getNum);
		return false;
	}
	
	 
} 

LinkList GetNodeElem(LinkList L,int findPos){
	int record = 1;//记录位置
	LNode *searchPoint = L->next;//使遍历指针指向第一个结点 
	if(findPos==0){
		return L;//返回头结点 
	} else if(findPos<1){
		return NULL;
	}
	while(searchPoint&&recordnext;
		record++;
	}
	return searchPoint;
}
LinkList LocateNodeElem(LinkList L,int findNum){//按值查找
	LNode *searchNumP = L->next;//获取第一个结点的位置
	int record = 1;
	while(searchNumP!=NULL&&searchNumP->data!=findNum){
		searchNumP = searchNumP->next;
		record++;
	}
	printf("值%d的位置是%d",searchNumP->data,record);
	return searchNumP;
	
}
void DelList(LinkList L){//删除操作
	int delPos = 0;//定义删除位置变量 
	printf("\n请输入要删除的位置：");
	scanf("%d",&delPos);//获取删除位置 
	LNode *x,*y;
	x = GetNodeElem(L,delPos-1);//查找要删除位置的前驱结点 
	y = x->next;//要删除的结点 
	x->next = y->next;//将前驱结点的后继改为删除结点的后继 
	L->length--;//链表长度-1 
	free(y);//释放被删除元素的空间 
}

int main(){
	LinkList L;//声明一个指向单链表的指针
//	InitList(L);//初始化链表 
	L = AddList(L);//批量向链表添加数据 并且完成初始化 
	ShowList(L);//展示链表 
	ListInsert(L); //按位插入 
	ShowList(L);//展示链表
	//方法一，返回布尔类型 
	GetElem(L);//按位查找 (方法一)
	LocateElem(L);//按值查找（方法一）
	//方法二：返回结点
//	int findPos=5;
//	int findNum=1;
//	LNode *searchPoint;
//	LNode *searchNumP;
//	searchPoint = GetNodeElem(L,findPos);//按位查找 
//	if(searchPoint!=NULL){
//		printf("%d位置上的元素值为%d\n",findPos,searchPoint->data);
//	}
//	searchNumP = LocateNodeElem(L,findNum); //按值查找 
	DelList(L);//删除操作
	ShowList(L);
	 

}