链表C语言实现--单向链表
线性结构的链式存储也称为链表，相比于顺序表，链表能够解决顺序表中空间资源浪费问题以及空间不足的问题。链表的每一个结点包含数据域和指针域，而每一个结点在内存中的地址是不连续的，且能适应动态变化。在数据插入和数据删除操作效率比顺序表高，但在数据查找和修改效率较低，需要遍历链表。
链表又分为：
-
有头链表，头节点不存数据，所以数据操作都从头节点所指的下一节点开始，就不会误操作到头节点。故更加常用。
-
无头链表，第一个节点就存数据，但数据操作就要判断是否是头节点，不能对头节点操作，特别像删除操作就不能对头节点进行。
本文采用有头链表，链表的每个结点的都用一个结构体表示，唯一特殊的就是头结点不存数据，只存指向下一个结点的指针。结构体定义如下：
typedef int data_t;
typedef struct linklist
{
data_t data;//数据域
struct linklist *next;//指针域
}LinkList;首先编写头文件，将链表所涉及的增删改查操作都分别封装成模块
/*===============================================
* 文件名称：linklist.h
* 创 建 者： x m
* 创建日期：2022年07月28日
* 描 述：
================================================*/
#ifndef _LINKLIST_
#define _LINKLIST_
#include
#include
typedef int data_t;
typedef struct linklist
{
data_t data;//数据域
struct linklist *next;//指针域
}LinkList;
//创建头节点
LinkList *Creat_Linklist();
//判空
int Linklist_Is_Empty(LinkList *h_node);
//求表长
int Linklist_length(LinkList *h_node);
//从表头插入数据
void Linklist_Insert_head(LinkList *h_node,data_t data);
//打印
void Linklist_Show(LinkList *h_node);
//按位置插入数据
void Linklist_Insert_Pos(LinkList *h_node,int pos,data_t data);
//按位置删除
void Linklist_Delete_Pos(LinkList *h_node,int pos);
//按数据值删除
void Linklist_Delete_Data(LinkList *h_node,data_t data);
//按位置查找
data_t Linklist_Search_Pos(LinkList *h_node,int pos);
//按数据值查找
int Linklist_Search_Data(LinkList *h_node,data_t data);
//按位置修改
void Linklist_Change_Pos(LinkList *h_node,int pos,data_t data);
//按值修改
void Linklist_Change_data(LinkList *h_node,data_t data,data_t newdata);
//清空链表
void Linklist_Empty(LinkList *h_node);
//销毁链表
void Linklist_Delete(LinkList **h_node);
//循环头插10次
void Test_Insert(LinkList *h_node);
#endif 在模块文件内实现各个功能
1.创建头结点
头结点申请到空间后，因为其数据域不使用，默认-1就行，应为当前没有下一节点，所以指针域初始化为空NULL，然后返回头结点地址给其他模块和主函数使用。
LinkList *Creat_Linklist()
{
LinkList *head=(LinkList*)malloc(sizeof(LinkList));
if(NULL==head)
{
printf("malloc error!\n");
return NULL;
}
head->data=-1;
head->next=NULL;
return head;
}2.判空
即判断链表当前是否为空表，没有存储数据的结点。那就是判断头结点的下一节点是否为空
int Linklist_Is_Empty(LinkList *h_node)
{
if(h_node->next==NULL)return 0;//表空返回0
else return 1;
}3.求表长
表长指的是链表存储数据的结点个数，头结点不算。所以需要从第一个结点开始遍历链表，链表结点的偏移和顺序表不同，要想找到下一个结点，就得通过当前结点的指针域（next）指向下一个结点，直到下一个结点地址为NULL，结束遍历。
int Linklist_length(LinkList *h_node)
{
int len=0;
LinkList *p=h_node->next;//p指向头节点后的第一个节点
while(p!=NULL)
{
len++;
// printf("%d,",p->data);//打印数据
p=p->next;
}
return len;
}4.头插法添加数据
从头结点后添加结点存储数据
第一步是将新申请的结点的next指针指向原来头结点后的第一个结点，
第二步则是将头结点的next指针指向新节点
两步先后顺序不能反，如果反过来的话，会丢失原来第一个结点的地址，因为头结点next保存的地址被新节点地址所覆盖。
void Linklist_Insert_head(LinkList *h_node,data_t data)
{
LinkList *p=(LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));
if(NULL==p)
{
printf("malloc new node error!\n");
return ;
}
p->data=data;//存数据
p->next=h_node->next;//新节点拿到下一节点的地址
h_node->next=p; //上一节点刷新得到新节点的地址
}5.打印
即遍历链表，打印每个结点存的数据
void Linklist_Show(LinkList *h_node)
{
if(Linklist_Is_Empty(h_node)==0)
{
printf("表为空，无法打印\n");
return ;
}
LinkList *p=h_node->next;//p指向头节点后的第一个节点
while(p!=NULL)
{
printf("%d,",p->data);//打印数据
p=p->next;
}
}6.按位置插入数据
这里的位置是从第一个存储数据的结点开始，我是从0开始计算位置，也就是第一个数据结点的位置为0，第二个数据结点的位置为1....这和数组存储数据的下标相似，所以我就按这种方式表达位置。
按位置插入和头插法有些区别，头插法是首先知道头结点的地址的，即函数参数传进来。而按位置插要根据传入的位置来找到要插入的结点的前一结点地址，
void Linklist_Insert_Pos(LinkList *h_node,int pos,data_t data)
{
LinkList * new=(LinkList*)malloc(sizeof(LinkList));
if(NULL==new)
{
printf("malloc new node error!\n");
return ;
}
LinkList *p=h_node;
if(pos<0 || pos>Linklist_length(p))
{
printf("pos errror!\n");
return ;
}
while(pos--)
{
p=p->next;
}
new->data=data;
new->next=p->next;
p->next=new;
}7.按位置删除
删除结点首先要找到其前一结点的位置并将其next指针指向要删除结点的下一结点地址，并释放删除结点的空间。
例如上图，删除位置1的结点，则位置0结点的next指针指向位置2结点，但是这样为丢失位置1结点的地址，无法释放其空间。所以需要定义一个临时变量用来保存位置1的地址，在链表完成删除结点后，释放该结点空间。
void Linklist_Delete_Pos(LinkList *h_node,int pos)
{
if(Linklist_Is_Empty(h_node)==0)
{
printf("表为空，无法删除");
return ;
}
LinkList *p=h_node;
LinkList *q=NULL;
if(pos<0 || pos>=Linklist_length(p))
{
printf("pos errror!\n");
return ;
}
while(pos--)
{
p=p->next;
}
q=p->next;//q指向pos这个位置上的节点，用于后续删除
// p->next=p->next->next;//等价于下面这个语句
p->next=q->next;
free(q);
q=NULL;
}8.按数据删除结点
首先遍历链表，找到存储该数据的结点，然后删除该结点。删除结点的思路和按位置删除一样，找到要删除结点的前一结点地址即可。
void Linklist_Delete_Data(LinkList *h_node,data_t data)
{
if(Linklist_Is_Empty(h_node)==0)
{
printf("表为空，无法删除");
return ;
}
LinkList *p=h_node;//p用来指目标值节点的前一节点
LinkList *q=h_node->next;//q用来指向目标值所在节点
while(q!=NULL)
{
if(q->data==data)
{
p->next=q->next;
free(q);
q=NULL;
return ;
}
p=q;
q=q->next;
}
printf("未找到与该值相等的节点，无法删除\n");
return ;
}9.按位置查找
从第一个结点遍历到目标结点位置，输出其数据即可
data_t Linklist_Search_Pos(LinkList *h_node,int pos)
{
if(Linklist_Is_Empty(h_node)==0)
{
printf("表为空");
return -1;
}
LinkList *p=h_node;
if(pos<0 || pos>=Linklist_length(p))
{
printf("pos errror!\n");
return -1;
}
while(pos--)
{
p=p->next;
}
return p->next->data;
}10.按数据值查找
int Linklist_Search_Data(LinkList *h_node,data_t data)
{
if(Linklist_Is_Empty(h_node)==0)
{
printf("表为空\n");
return -1;
}
LinkList *p=h_node->next;
int pos=0;
while(p!=NULL)
{
if(p->data==data)
{
return pos;
}
p=p->next;
pos++;
}
printf("未找到与该值相等的节点\n");
return -1;
}11.按位置修改
思路和按位置查找一样，找到目标结点修改其数据值就行
void Linklist_Change_Pos(LinkList *h_node,int pos,data_t data)
{
if(Linklist_Is_Empty(h_node)==0)
{
printf("表为空");
return ;
}
LinkList *p=h_node->next;
if(pos<0 || pos>=Linklist_length(p))
{
printf("pos errror!\n");
return ;
}
while(pos--)
{
p=p->next;
}
p->data=data;
}12.按值修改
void Linklist_Change_data(LinkList *h_node,data_t data,data_t newdata)
{
if(Linklist_Is_Empty(h_node)==0)
{
printf("表为空\n");
return ;
}
LinkList *p=h_node->next;
while(p!=NULL)
{
if(p->data==data)
{
p->data=newdata;
}
p=p->next;
}
printf("未找到与该值相等的节点\n");
return ;
}13.清空链表
清空链表指删除所有存储数据的结点，最后只剩下头结点
void Linklist_Empty(LinkList *h_node)
{
LinkList *p=h_node->next;
int pos=Linklist_length(h_node)-1;
for(;pos>=0;pos--)
{
Linklist_Delete_Pos(h_node,pos);
}
printf("清空完成\n");
}14.销毁链表
即删除头结点，这里要注意除了释放头结点的空间，还要将指向头结点的指针置为NULL，不然其他函数调用该指针仍然会指向头结点空间，但此时头结点已经释放，再访问就会造成非法访问，程序可能出错。
所以传进函数的指向头结点的指针应当是该指针的地址，这样才能在函数能修改该指针的指向。
该指针本身就是指针变量，再取它的地址作为实参，则传入函数内的形参为二级指针。
void Linklist_Delete(LinkList **h_node)//要想让对头节点地址进行操作，就得传其地址的地址
{
if(Linklist_Is_Empty(*h_node)==0)
{
free(*h_node);
*h_node=NULL;
printf("销毁成功\n");
return;
}
printf("表不为空，无法销毁\n");
}15.循环头插十次
主要是方便调试，每次都一个一个输入数据麻烦
void Test_Insert(LinkList *h_node)
{
int n=10;
while(n--)
{
Linklist_Insert_head(h_node,n);
}
}主函数做了一个简易的功能选择界面，便于学习和调试
/*===============================================
* 文件名称：main.c
* 创 建 者：xm
* 创建日期：2022年07月28日
* 描 述：
================================================*/
#include "linklist.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
//构建交互界面
int mode;
LinkList *h_node;
int ret,pos,data;
while(1)
{
printf("--------------功能选择----------------\n");
printf("1.创建头节点 2.判断是否为空表 3.求表长（数据节点个数）4.从表头插入数据\n5.打印表 6.按位置插入数据 7.按位置删除 8.按值删除 9.按位置查找\n10.按值查找 11.按位置修改 12.按值修改\n13.清空链表 14.销毁链表 15.自动头插10个元素\n");
printf("请输入功能选项\n");
scanf("%d",&mode);
getchar();
switch(mode)
{
case 1:h_node=Creat_Linklist();
break;
case 2:ret=Linklist_Is_Empty(h_node);
if(ret==0)puts("空表");
else puts("非空表");
break;
case 3:ret= Linklist_length(h_node);
printf("表长%d\n",ret);
break;
case 4:printf("输入数据\n");
scanf("%d",&data);
Linklist_Insert_head(h_node,data);
break;
case 5:Linklist_Show(h_node);
break;
case 6:
printf("输入位置和数据\n");
scanf("%d%d",&pos,&data);
Linklist_Insert_Pos(h_node,pos,data);
break;
case 7:
printf("输入位置\n");
scanf("%d",&pos);
Linklist_Delete_Pos(h_node,pos);
break;
case 8:
printf("输入值\n");
scanf("%d",&data);
Linklist_Delete_Data(h_node,data);
break;
case 9:
printf("输入位置\n");
scanf("%d",&pos);
Linklist_Search_Pos(h_node,pos);
break;
case 10:
printf("输入值\n");
scanf("%d",&data);
Linklist_Search_Data(h_node,data);
break;
case 11:
printf("输入位置和数据\n");
scanf("%d%d",&pos,&data);
Linklist_Change_Pos(h_node,pos,data);
break;
case 12:
printf("输入要改数据和新数据\n");
scanf("%d%d",&data,&ret);
Linklist_Change_data(h_node,data,ret);
break;
case 13:
Linklist_Empty(h_node);
break;
case 14:
Linklist_Delete(&h_node);
break;
case 15:Test_Insert(h_node);
break;
default:
puts("输入错误\n");
}
puts("");
}
return 0;
}