【数据结构与算法】链表的操作（C语言实现）

于 2019-12-01 17:02:25 发布
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分类专栏： 数据结构学习 文章标签： 算法 链表 数据结构与算法C语言
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本文深入探讨了C语言中链表的数据结构与算法操作，包括节点生成、链表创建、遍历、判断空链表、获取链表长度、排序、插入及删除等核心操作的实现细节。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

【数据结构与算法】链表的算法操作（C语言实现）

数据结构

 狭义：	
	数据结构是专门研究数据存储的问题
	数据的存储包含两方面：个体的存储+个体关系的存储
广义：
	数据结构既包含数据的存储也包含数据的操作
算法：（算法是对存储数据的操作）
	狭义：算法是与数据的存储方式密切相关
	广义：算法和数据的存储方式无关
		这就是泛型思想

数据的存储结构有几种

线性
	连续存储【数组】
		优点：存取速度很快
		缺点：事先必须知道数组的长度、插入删除元素很慢、空间通常是有限制的、需要大块连续的内存块
	离散存储【链表】
		优点：空间没有限制、插入删除元素很快
		缺点：存取速度很慢

	线性结构的应用--栈
	线性结构的应用--队列
非线性
	树
	图

离散存储[链表]

节点的生成

#include<stdio.h>
typedef struct Node
{
	int data;//数据域
	struct Node *pNext;//指针域
}NODE,*PNODE;//NODE等价于struct Node,PNODE等价于struct Node *

int main(void)
{
	return 0;
}

离散存储[链表]

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

定义结构体数据类型

typedef struct Node
{
	int data;//数据域
	struct Node *pNext;//指针域
}NODE,*PNODE;//NODE等价于struct Node,PNODE等价于struct Node *

函数声明

PNODE create_list(void);
void traverse_list(PNODE pHead);
bool is_empty(PNODE pHead);
int length_list(PNODE);
bool insert_list(PNODE,int,int);//在pHead所指向链表的第pos个节点的前面插入一个新的结点，该节点的值是val，并且pos的值是从1开始

bool delete_list(PNODE,int,int *);
void sort_list(PNODE);

新建一个链表

PNODE create_list(void)
{
	int len;//用来存放有效节点的个数
	int i;
	int val;//用来临时存放用户输入的结点的值


	//分配了一个不存放有效数据的头结点
	PNODE pHead = (PNODE)malloc(sizeof(NODE));
	if(NULL==pHead)
	{
		printf("分配失败，程序终止！\n");
		exit(-1);

	}

	PNODE pTail = pHead;
	pTail->pNext = NULL;

	printf("请输入您需要生成的链表节点的个数：len= ");
	scanf("%d",&len);

	for(i=0;i<len;++i)
	{
		printf("请输入第%d个节点的值：",i+1);
		scanf("%d",&val);

		PNODE pNew=(PNODE)malloc(sizeof(NODE));
		if(NULL==pNew)
		{
		printf("分配失败，程序终止！\n");
		exit(-1);

		}
		pNew->data = val;
		//pHead->pNext = pNew;
		//pNew->pNext = NULL;
		pTail->pNext = pNew;
		pNew->pNext = NULL;
		pTail = pNew;	
	}
	return pHead;
}

遍历整个链表

void traverse_list(PNODE pHead)
{
	PNODE p = pHead->pNext;

	while(NULL != p)
	{
		printf("%d ",p->data);
		p = p->pNext;
	}
	printf("\n");
	return;
}

判断链表是否为空

bool is_empty(PNODE pHead)
{
	if(NULL == pHead->pNext)
		return true;
	else
		return false;
}

得出链表的长度

int length_list(PNODE pHead)
{
	PNODE p = pHead->pNext;
	int len = 0;

	while(NULL != p)
	{
		++len;
		p = p->pNext;
	}
	return len;
}

实现链表的排序

void sort_list(PNODE pHead)
{
	int i,j,t;
	int len = length_list(pHead);
	PNODE p,q;

	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)
		{
			if(p->data>q->data)  //类似于数组中的：a[i]>a[j]
			{
				t=p->data;    //类似于数组中的：t=a[i]；
				p->data=q->data; //类似于数组中的：a[i]=a[j]；
				q->data=t;    //类似于数组中的：a[j]=t；
			}
		}
	}

	return ;
}

在链表中进行插入操作

//在pHead所指向链表的第pos个节点的前面插入一个新的结点，该节点的值是val，并且pos的值是从1开始
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(i>pos-1||NULL==p)
		return false;

	PNODE pNew = (PNODE)malloc(sizeof(NODE));
	if(NULL == pNew)
	{
		printf("动态分配内存失败！\n");
		exit(-1);
	}
	pNew->data=val;
	PNODE q=p->pNext;
	p->pNext=pNew;
	pNew->pNext=q;

	return true;

}

在链表中进行删除操作

bool delete_list(PNODE pHead,int pos,int *pVal)
{
	int i=0;
	PNODE p=pHead;

	while(NULL != p->pNext&&i<pos-1)
	{
		p=p->pNext;
		++i;
	}

	if(i>pos-1||NULL==p->pNext)
		return false;

	PNODE q=p->pNext;
	*pVal = q->data;
	
	//删除p节点后面的结点
	p->pNext=p->pNext->pNext;
	free(q);
	q=NULL;

	return true;
}

完整的代码如下：

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

typedef struct Node
{
	int data;//数据域
	struct Node *pNext;//指针域
}NODE,*PNODE;//NODE等价于struct Node,PNODE等价于struct Node *

//函数声明
PNODE create_list(void);
void traverse_list(PNODE pHead);
bool is_empty(PNODE pHead);
int length_list(PNODE);
bool insert_list(PNODE,int,int);//在pHead所指向链表的第pos个节点的前面插入一个新的结点，该节点的值是val，并且pos的值是从1开始
bool delete_list(PNODE,int,int *);
void sort_list(PNODE);

int main(void)
{
	PNODE pHead = NULL;//等价于struct Node *pHead = NULL;
	int val;

	pHead = create_list();//创建一个非循环单链表，并将该链表的头结点地址付给pHead；
	traverse_list(pHead);
    delete_list(pHead,3,&val);
	insert_list(pHead,4,33);
	if(delete_list(pHead,4,&val))
	{
		printf("删除成功，您删除的元素是：%d\n",val);
	}
	else
	{
		printf("删除失败！您删除的元素不存在\n");
	}

	traverse_list(pHead);

	int len = length_list(pHead);
	printf("链表的长度是%d\n",len);

	sort_list(pHead);
	traverse_list(pHead);

	if(is_empty(pHead))
		printf("链表为空！\n");
	else
		printf("链表不空！\n");

	return 0;
}

//void f()
//{
//	int i=10;
//	int *p=(int *)malloc(100);
//}


PNODE create_list(void)
{
	int len;//用来存放有效节点的个数
	int i;
	int val;//用来临时存放用户输入的结点的值


	//分配了一个不存放有效数据的头结点
	PNODE pHead = (PNODE)malloc(sizeof(NODE));
	if(NULL==pHead)
	{
		printf("分配失败，程序终止！\n");
		exit(-1);

	}

	PNODE pTail = pHead;
	pTail->pNext = NULL;

	printf("请输入您需要生成的链表节点的个数：len= ");
	scanf("%d",&len);

	for(i=0;i<len;++i)
	{
		printf("请输入第%d个节点的值：",i+1);
		scanf("%d",&val);

		PNODE pNew=(PNODE)malloc(sizeof(NODE));
		if(NULL==pNew)
		{
		printf("分配失败，程序终止！\n");
		exit(-1);

		}
		pNew->data = val;
		//pHead->pNext = pNew;
		//pNew->pNext = NULL;
		pTail->pNext = pNew;
		pNew->pNext = NULL;
		pTail = pNew;	
	}
	return pHead;
}

void traverse_list(PNODE pHead)
{
	PNODE p = pHead->pNext;

	while(NULL != p)
	{
		printf("%d ",p->data);
		p = p->pNext;
	}
	printf("\n");
	return;
}

bool is_empty(PNODE pHead)
{
	if(NULL == pHead->pNext)
		return true;
	else
		return false;
}

int length_list(PNODE pHead)
{
	PNODE p = pHead->pNext;
	int len = 0;

	while(NULL != p)
	{
		++len;
		p = p->pNext;
	}
	return len;
}


void sort_list(PNODE pHead)
{
	int i,j,t;
	int len = length_list(pHead);
	PNODE p,q;

	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)
		{
			if(p->data>q->data)  //类似于数组中的：a[i]>a[j]
			{
				t=p->data;    //类似于数组中的：t=a[i]；
				p->data=q->data; //类似于数组中的：a[i]=a[j]；
				q->data=t;    //类似于数组中的：a[j]=t；
			}
		}
	}

	return ;
}

//在pHead所指向链表的第pos个节点的前面插入一个新的结点，该节点的值是val，并且pos的值是从1开始
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(i>pos-1||NULL==p)
		return false;

	PNODE pNew = (PNODE)malloc(sizeof(NODE));
	if(NULL == pNew)
	{
		printf("动态分配内存失败！\n");
		exit(-1);
	}
	pNew->data=val;
	PNODE q=p->pNext;
	p->pNext=pNew;
	pNew->pNext=q;

	return true;

}

bool delete_list(PNODE pHead,int pos,int *pVal)
{
	int i=0;
	PNODE p=pHead;

	while(NULL != p->pNext&&i<pos-1)
	{
		p=p->pNext;
		++i;
	}

	if(i>pos-1||NULL==p->pNext)
		return false;

	PNODE q=p->pNext;
	*pVal = q->data;
	
	//删除p节点后面的结点
	p->pNext=p->pNext->pNext;
	free(q);
	q=NULL;

	return true;
}

熟练掌握链表的操作将对后面数据结构与算法学习中栈与队列的操作更加容易理解。

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