C -- linked_list

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#链表 #C #ADT

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本文详细介绍了链表的数据结构，包括结点定义、链表类型的创建、添加、查找、删除及清空链表的操作方法。同时，提供了使用C语言实现链表的代码示例，以及如何封装链表操作为独立函数，方便进行链表的管理和维护。

**链表（Linked List）**

定义结点类型，链表的基本单元:

typedef struct _node
{
	int value;
	struct _node * next;
}Node;

定义列表类型，存放链表头结点指针和尾结点指针，表示一个链表类型：

typedef struct _list
{
	Node * head;
	Node * tail;
}List;

声明一个结点基本单元并初始化

Node * p = (Node *) malloc (sizeof(Node));	
p->value = number;		
p->next = null;

声明一个链表并初始化头尾指针

List list;
list.head = list.tail = NULL;

将新结点链接到list（Linked_list）上

//如果此时链表头为空，即开始添加刚申请到并初始化完成的第一个结点
if(list.head == NULL)		
	list.head = list.tail = p;
//否则则代表链表中已存在结点，将先前tail->next指向新申请到的p,完成链接新结点
else
{
	list.tail->next = p;
	list.tail = p;
}

通过以上五个步骤便已经完成了创建链表（linked_list）

关于链表的其他操作（查找、删除、清除）

如何查找链表中相应元素,即如何遍历

Node * p;
for(p = list.head;p;p = p->next)
{
	if(p->value == number)
	{
		printf("Found!\n");
		break;
	}
}

删除链表指定元素,查找到删除当前位置，让前一个链接到后一个结点，注意删除头结点情况

Node *p,*q;
for(q = NULL,p = list.head;p;q = p,p = p->next)
	if(number == p->value)
		if(q == NULL)
		{
			list.head = p->next;
			break;
		}
		else
		{
			q->next = p->next;
			free(p);
			break;
		}

清除整个链表

Node *p,*q;
for(p = list.head;p;p = q)
{
	q = p->next;
	free(p);
}

以上是关于链表的常见操作(查找、删除、清除)的方法；

重点：关于封装的方法

需要注意的三点：

函数基于已定义的结点、链表类型
函数的接口采用指向链表的指针，便于修改链表
此处仅演示创建链表类型，传递链表指针处理的方法

优点：基于我们自己定义的List类型我们可以创建一系列的链表，并用各种函数处理单个链表，相当于有了一个链表的完整体系。

定义结点以及链表类型

//定义结点,链表的基本单元
typedef struct _node
{
	int value;
	struct _node * next;
}Node;

//定义链表类型，存放链表头结点指针和尾结点指针
typedef struct _list
{
	Node * head;
	Node * tail;
}List;

//声明一个链表
List list;

添加新结点的函数.
函数原型: void add_to_list(List * ls, int num);

void add_to_list(List * ls, int num)
{
	Node * p = (Node *) malloc (sizeof(Node));	
	p->value = num;		
	p->next = null;		

	if(ls->head == NULL)
		ls->head = ls->tail = p;
	else
	{
		ls->tail->next = p;
		ls->tail = p;
	}
}

查找元素的函数.
函数原型: void find_in_list(List * ls, int num);

void find_in_list(List * ls, int num)
{
	Node * p;
	bool isfound = false;

	for(p = ls->head;p;p = p->next)
		if(p->value == num)
		{
			isfound = true;
			break;
		}
	if(isfound)
		printf("Found!\n");
	else
		printf("Not Found!\n");
}

删除指定元素的函数
函数原型: void del_a_num(List * ls, int num);

void del_a_num(List * ls, int num)
{
	Node *p, *q;
	for(q = NULL,p = ls->head;p;q=p, p = p->next)
		if(num == p->value)
		{
			if(q == NULL)
			{
				ls->head = p->next;
				break;
			}else
			{
				q->next = p->next;
				free(p);
				break;
			}
		}
}

清除整个链表的函数
函数原型: void del_linked_list(List * ls);

void del_linked_list(List * ls)
{
	Node *p,*q;
	for(p = ls->head;p;p = q)
	{
		q = p->next;
		free(p);
	}
}

建立ADT并实现接口练习

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>

//假设我们要做一个存放int类型值的一个链表，并开发建立接口

/* 第一步，建立抽象数据类型（ADT）	*/
//定义结点类型
typedef struct _node
{
	int value;
	struct _node * next;
}Node;
//定义链表类型，最终抽象出的ADT
typedef struct _list
{
	Node * head;
	Node * tail;
}List;

/* 第二步，抽象接口				*/
void add(List * ls, int val);//添加一个新项	
bool is_empty(const List * ls);//确定链表是否为空
bool is_full(const List * ls);//确定链表是否已满，遍历检查
int count(const List * ls);//确定链表项数
void show(const List * ls);//访问链表每一项，显示
void insert(List * ls, int index, int val);//链表中任意位置插入一个项
void remove(List * ls, int val);//移除链表中的一个项
bool found(const List * ls, int val);//在链表中检索一个项（不改变链表）
void change(List * ls, int index, int val);//用另一个项替换链表中的一个项
int research(const List * ls, int val);//链表中搜索一个项目,返回位置,-1表示未找到
void clear(List * ls);//清空整个链表

/* 第三步，实现接口		*/	
void add(List * ls, int val)
{
	Node * p = (Node *) malloc (sizeof(Node));
	p->value = val;
	p->next = NULL;

	//第一个结点
	if(ls->head == NULL)
		ls->head = ls->tail = p;
	else 		//后续结点
	{
		ls->tail->next = p;
		ls->tail = p;
	}
}

bool is_empty(const List * ls)
{
	bool ret = false;

	if(ls->head == NULL && ls->tail == NULL)
		ret = true;

	return ret;
}

bool is_full(const List * ls)
{
	bool ret = true;

	Node * p;
	for(p = ls->head;p;p = p->next)
		if(&(p->value) == NULL)
		{
			ret = false;
			break;
		}

		return ret;
}

int count(const List * ls)
{
	int cnt = 0;

	Node * p;
	for(p = ls->head;p;p = p->next)
		cnt++;

	return cnt;
}

void show(const List * ls)
{
	Node * p;
	for(p = ls->head;p;p = p->next)
		printf("%d ",p->value);
	putchar('\n');
}

void insert(List * ls, int index, int val)
{
	int i = 0;
	Node * new = (Node *) malloc (sizeof(Node));
	new->value = val;

	Node * p, * q;
	for(q = NULL, p = ls->head;p;q = p, p = p->next,i++)
	{
		//插在第一个
		if(index == 0)
		{
			new->next = ls->head;
			ls->head = new;
			break;
		//插在最后一个
		}else if (index == count(ls)) {
			new->next = NULL;
			ls->tail->next = new;
			ls->tail = new;
			break;
		//插在中间
		}else if (index == i) {
			q->next = new;
			new->next = p;
			break;
		}
	}
}

void remove(List * ls, int val)
{
	Node *p, *q;
	for(q = NULL, p = ls->head;p;q = p, p = p->next)
		if(p->value == val)
		{
			//删除的是第一个
			if(q == NULL)
			{
				ls->head = p->next;
				free(p);
				break;
			}else
			{
				q->next = p->next;
				free(p);
				break;
			}
		}
}

bool found(const List * ls, int val)
{
	bool ret = false;

	Node * p;
	for(p = ls->head;p;p = p->next)
		if(p->value == val)
			ret = true;
	
	return ret;
}

void change(List * ls, int index, int val)
{
	int i = 0;
	Node * p;
	for(p = ls->head;p;p = p->next, i++)
		if(i == index)
		{
			p->value = val;
			break;
		}
}

int research(const List * ls, int val)
{
	int ret = -1;
	int index = 0;
	Node * p;
	for(p = ls->head;p;p = p->next, index++)
		if(p->value == val)
		{
			ret = index;
			break;
		}

		return ret;
}

void clear(List * ls)
{
	Node *q, *p;
	for(p = ls->head;p;p = q)
	{
		q = p->next;
		free(p);
	}
}