链表学习（C语言实现）

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     今天将给大家讲述链表的学习心得。学习数据结构，毋庸置疑链表必须学好，后面的栈、队列、树、图都是以链表为基础的；链表的种类很多，有单链表、双链表、循环链表、非循环链表；在此，我们以非循环单链表为例，来讲链表的创建、求长度、排序、插入和排序。

1.什么是链表

     链表我的理解要包含以下特征：（1）.由n个节点离散分配；（2）.每个节点通过指针连接（3）每一个节点由一个前驱节点和一个后驱节点（4）.首节点没有前驱节点，尾节点没有后驱节点；

     满足上面的4条，我们就称为链表；链表既然由很多个节点，那节点又由什么组成？节点由两个部分组成，一是数据域，用来存放有效数据；二是指针域，用来指向下一个节点；下面用C语言来构建链表数据结构，首先应该构造出节点，然后再把所有的节点连起来，就构成了链表；

（1）节点的构造

        

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typedef struct Node  

{  

    int data;//数据域，用来存放数据域；  

    struct Node *pNext;//定义一个结构体指针，指向下一次个与当前节点数据类型相同的节点  

}NODE,*PNODE;  //NODE等价于 struct Node; PNODE等价于struct Node *； 此处用大写是为了与变量区分，可以让人容易变出是个数据类型  

    typedef 只是给数据类型取个别名，即 typedef  数据类型  别名；我们知道struct Node 是我们定义的数据类型；

（2）链表的创建

     在创建链表之前，我们需要需要了解一下专业术语：

   首节点：存放第一个有效数据的节点；

   尾节点：存放最后一个有效数据的节点；

   头节点：头节点的数据类型与首节点的数据类型相同，并且头节点是首节点前面的那个节点，并不存放有效数据；头节点的存在只是为了方便链表的操作。

   头指针：指向头节点的指针；

   尾指针：指向尾节点的指针；

首先，我们应该创建一个头节点，并用头指针指向它，用C语言描述：用malloc向计算机申请一块内存，并定义一个指向与头节点数据类型相同的指针（一定要判断申请内存是否成功）；

然后，要知道要创建链表的长度，用一个循环来每次创建一个节点，并把每个节点连在一起；

  


假如我们要在头节点phead后面插入节点p：

（1）把头节点的指针域指向P节点，即pHead->pNext=p;

（2）把p节点的指针域指向NULL，即p->pNext=NULL;

这样就可以了吗？ 想想我们就可以发现，当我们要插入多个节点时，头节点始终指向最后添加的一个数据，以前的节点通过头指针此时已经找不到了；我们定义一个尾指针pTail，始终用来指向链表的结尾，每次只在pTail后面添加节点。

伪算法：

（1）定义一个尾指针pTail，并初始化，使它指向头节点，即pTail=pHead；

（2）在pTail后面添加节点，修改指针： 

       pTail->pNext=p;  

      p->pNext=NULL;

      pTail=p;              //使pTail指向链表最后一个元素

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PNODE Create_List(void)  

{  

    int len;  //存放链表的长度  

    int i;   //循环变量  

    int val;//用来临时存放用户输入的结点的值  

    PNODE List;  

    PNODE pHead=(PNODE)malloc(sizeof(NODE));//分配一个头节点  

    if(NULL==pHead)  

    {  

        printf("Memory allocation failure");  

        exit(-1);  

    }  

    else  

    {   PNODE pTail=pHead;  

        pHead->pNext=NULL;   

        printf("please input the length of list: ");  //需要一个指针始终指向链表的结尾  

        scanf("%d",&len);  

        for(i=0;i<len;i++)  

        {  

            PNODE p=(PNODE)malloc(sizeof(NODE));  

            if(NULL==p)  

            {  

                printf("Memory allocation failure");  

                exit(-1);  

            }  

            else  

            {     

                printf("please input the value of list: ");  

                scanf("%d",&val);  

                p->data=val;  

                pTail->pNext=p;  

                p->pNext=NULL;  

                pTail=p;  

            }  

  

        }  

  

  

    }  

    return pHead;  

  

}  

2.向链表中插入元素

假如要在节点2的前面插入节点p，我们首先要找到节点2的前驱节点1，假设现在q指针指向节点1，则

（1）p->pNext=q->pNext;

（2）q->pNext=p;

程序代码如下：

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//链表的第pos有效元素前面插入元素val，首先我们应该找到第pos个元素前面一个元素的位置；  

//当链表有3个元素时，pos=4，将不会进行插入操作  

bool Insert_List(PNODE pHead,int pos,int val)  

{  

    int i=0;  

    PNODE p=pHead;  

    while((NULL!=p)&&(i<pos-1)) //  

    {  

        p=p->pNext;  

        i++;  

    }  

    if(p==NULL||i>pos-1)  //把链表为空的情况考虑进去了；i>pos-1 可以防止用户输入错误；  

        return false;  

  

    //程序执行到这之后，i=pos-1；p指针指向链表第pos个有效节点的前驱，即指向第pos-1节点；  

    PNODE q=(PNODE)malloc(sizeof(NODE));  

    q->data=val;  

    q->pNext=p->pNext;  

    p->pNext=q;  

  

  

}  

3.删除链表中的元素

假如要删除节点2，只需要把节点1指针域指针指向节点3，但不要忘记释放节点2所占的内存，否则将会造成内存泄漏；首先必须找到节点2的前驱节点1，假设p指向节点1。

（1）q=p->pNext;   //首先用q保存要删除节点的地址；

（2）p->pNext=q->pNext;   //q->pNext=p->pNext->pNext;   修改指针使节点1指向节点3；

（3）free(q);  //释放节点2所占的内存；

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bool Delete_List(PNODE pHead,int pos,int *val)  

{  

    int i=0;  

    PNODE p=pHead;  

    while((NULL!=p)&&(i<pos-1))  

    {  

        p=p->pNext;  

        i++;  

    }  

    if(p==NULL||i>pos-1)  //把链表为空的情况考虑进去了；i>pos-1 可以防止用户输入错误；  

        return false;  

  

    //程序执行到这之后，i=pos-1；  

    PNODE q=p->pNext;  //q指向待删除的节点；  

    *val=q->data;  

    p->pNext=q->pNext; //修改链表指针指向；  

    free(q);           //释放q所指向节点的内存；  

    q=NULL;//千万不可以忘记，否则会出现野指针；  

}  

4.链表元素的排序

快速排序和冒泡排序的思想对于链表这个数据结构同样适用，下面是一个用选择排序来实现链表的排序；

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//链表有效元素的个数  

int Length_List(PNODE pHead)  

{   int len=0;  //定义变量要记得初始化；  

    PNODE p=pHead->pNext;  

    while(NULL!=p)  

    {  

        len++;  

        p=p->pNext;  

    }  

    return len;  

  

}  

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//对链表中的元素进行排序  

void Sort_List(PNODE pHead)  

{  

    int i,j;  

    int temp;  

    int len=Length_List(pHead);  

    PNODE p,q;//指向链表第一个有效元素  

  

    for(i=0,p=pHead->pNext;i<len-1;i++,p=p->pNext)  

    {  

        for(j=i+1,q=p->pNext;j<len;j++,q=q->pNext)  

        {  

            //交换数据  

            if(p->data>q->data)  

            {  

                temp=p->data;  

                p->data=q->data;  

                q->data=temp;  

            }  

        }  

    }  

}  

和数组排序很像，只是这里需要两个指针p、q不停地移动，来获取链表中的数据元素；