黑马程序员－－－C语言存储期的简单比较

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本文详细对比了C语言中静态存储区与动态存储区的特性，包括生命周期、存储位置、初始值以及作用范围等关键区别。同时，介绍了register和extern在变量管理中的应用，旨在为读者提供全面的C语言存储期理解。

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  C语言存储期的简单比较

一．对于statis 与 auto 的区别？

1.在内存中的存储区域不一样，（静态存储区与动态存储区）

2.Statis生命周期不一样，整个运行过程期间不释放Auto 什么时候调用什么时候分配，调用结束释放

3.如果不赋予初值的话：statis默认初值0和\0，auto不确定

4.statis每次函数调用时不再重新赋初值，保留上次函数调用结束的值。Auto每次调用执行一次原有的赋值语句

5.statis局部变量，虽然存在于整个程序运行期间，但是由于局部限制，只能被本函数使用，不能被其他函数调用。

二．Registerde 的概述

对于使用频繁地变量，计算机会自动识别，并存放在内存中，因而对人为声明的必要性不大

三．Extern 的概述

1．可以在一个文件内扩展外部变量的作用域，

2.可以将外部变量的作用域扩展到其他文件

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<think>我们正在讨论C语言链表实现与操作。根据提供的引用，我们可以总结链表的基本概念和结构。 引用[1]和[2]介绍了链表的基本结构：链表由节点组成，每个节点包含数据域和指针域（指向下一个节点）。引用[1]中展示了一个有序链表的结构，包含头指针、尾指针和链表大小。引用[3]给出了一个学生管理系统中链表节点的结构体定义。 引用[4]则展示了一个链表应用的例子（约瑟夫环问题）。 用户问题：想学习C语言中链表的实现和操作。 因此，我们将按照以下步骤讲解： 1. 链表的基本概念 2. 链表节点的定义 3. 链表的初始化（以引用[1]中的有序链表为例） 4. 链表的基本操作（创建、插入、删除、遍历等） 5. 一个简单的链表应用示例 注意：引用中提供的代码片段可能存在错误或不完整，我们将修正并完善。 步骤1：链表的基本概念 链表是一种动态数据结构，通过指针将一系列节点连接起来。每个节点包含两部分：数据域（存储数据）和指针域（存储下一个节点的地址）。 步骤2：链表节点的定义 通常，我们使用结构体来定义链表节点，如引用[3]所示： ```c struct Node { int data; // 数据域，这里以int为例，可以是任意类型 struct Node *next; // 指针域，指向下一个节点 }; ``` 步骤3：链表的初始化 我们可以创建一个链表，并初始化头节点（有时也称为哨兵节点）。引用[1]中展示了一个有序链表的初始化函数，我们稍作调整： ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define LEN sizeof(struct Node) // 定义节点长度 struct Node { int data; struct Node *next; }; // 定义链表结构（类似引用[1]中的OrderedList） struct LinkedList { struct Node *head; // 头指针 struct Node *tail; // 尾指针（在单链表中，尾指针可以方便尾部插入） int size; // 链表长度 }; // 初始化链表 int InitList(struct LinkedList *list) { // 创建头节点（哨兵节点） list->head = (struct Node*)malloc(LEN); if (list->head == NULL) { return 0; // 内存分配失败 } // 初始时，链表为空，头节点的next指向NULL list->head->next = NULL; list->tail = list->head; // 尾指针指向头节点 list->size = 0; return 1; } ``` 步骤4：链表的基本操作 4.1 插入节点（尾部插入） 在链表尾部插入新节点，并更新尾指针。 ```c // 尾部插入新节点 void Append(struct LinkedList *list, int data) { // 创建新节点 struct Node *newNode = (struct Node*)malloc(LEN); newNode->data = data; newNode->next = NULL; // 将新节点连接到尾节点后面 list->tail->next = newNode; list->tail = newNode; // 更新尾指针 list->size++; } ``` 4.2 遍历链表 从头节点后的第一个节点开始，依次访问每个节点。 ```c void Traverse(struct LinkedList *list) { struct Node *p = list->head->next; // 跳过头节点（哨兵节点） while (p != NULL) { printf("%d ", p->data); p = p->next; } printf("\n"); } ``` 4.3 在指定位置插入节点（例如在第pos个位置插入） 注意：pos从1开始，表示插入后成为第pos个节点（不包括头节点） ```c // 在位置pos插入节点（pos从1开始） int Insert(struct LinkedList *list, int pos, int data) { if (pos < 1 || pos > list->size + 1) { return 0; // 位置不合法 } // 找到插入位置的前一个节点 struct Node *p = list->head; for (int i = 1; i < pos; i++) { // 移动pos-1次 p = p->next; } // 创建新节点 struct Node *newNode = (struct Node*)malloc(LEN); newNode->data = data; newNode->next = p->next; p->next = newNode; // 如果插入在尾部，更新尾指针 if (p == list->tail) { list->tail = newNode; } list->size++; return 1; } ``` 4.4 删除指定位置的节点 ```c // 删除位置pos的节点 int Delete(struct LinkedList *list, int pos) { if (pos < 1 || pos > list->size) { return 0; // 位置不合法 } // 找到要删除节点的前一个节点 struct Node *p = list->head; for (int i = 1; i < pos; i++) { p = p->next; } struct Node *temp = p->next; // 要删除的节点 p->next = temp->next; // 如果删除的是尾节点，更新尾指针 if (temp == list->tail) { list->tail = p; } free(temp); list->size--; return 1; } ``` 步骤5：释放链表 使用完毕后，释放所有节点（包括头节点）。 ```c void DestroyList(struct LinkedList *list) { struct Node *p = list->head; while (p != NULL) { struct Node *temp = p; p = p->next; free(temp); } list->head = NULL; list->tail = NULL; list->size = 0; } ``` 步骤6：一个简单的应用示例 我们可以创建一个链表，插入一些数据，然后遍历和删除。 ```c int main() { struct LinkedList list; if (!InitList(&list)) { printf("初始化链表失败\n"); return 1; } // 尾部插入三个节点 Append(&list, 1); Append(&list, 2); Append(&list, 3); Traverse(&list); // 输出：1 2 3 // 在位置2插入4 Insert(&list, 2, 4); Traverse(&list); // 输出：1 4 2 3 // 删除位置3的节点 Delete(&list, 3); Traverse(&list); // 输出：1 4 3 DestroyList(&list); // 释放链表 return 0; } ``` 以上是一个简单的链表实现和操作教程。注意，这里我们使用了带头节点的链表（哨兵节点），这样可以在处理插入和删除时避免对头指针的特殊处理。 根据引用[4]，链表还可以用于解决约瑟夫环问题（类似于引用[4]中的徒弟退局问题）。由于篇幅限制，这里不再展开，但读者可以尝试用上述链表实现约瑟夫环问题。 §§相关问题§§ 1. 如何用链表实现约瑟夫环问题？ 2. 链表和数组在性能上有哪些区别？ 3. 如何实现链表的反转？ 4. 链表中的头节点（哨兵节点）有什么作用？</think>### C语言链表实现与操作教程 链表是一种动态数据结构，通过指针将零散的内存块串联起来。以下是基于黑马程序员教程的链表实现详解： #### 一、链表基本结构 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 定义链表节点结构体 struct Node { int data; // 数据域 struct Node *next; // 指针域（指向下一个节点） }; ``` - **数据域**：存储实际数据（如`int`、`char`或自定义结构体） - **指针域**：存储下一个节点的内存地址 - **头指针**：指向链表第一个节点（关键标识）[^2] #### 二、核心操作实现 1. **创建节点** ```c struct Node* createNode(int data) { struct Node* newNode = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node)); if (newNode == NULL) { printf("内存分配失败!"); exit(1); } newNode->data = data; newNode->next = NULL; return newNode; } ``` 2. **头部插入** ```c void insertAtHead(struct Node** head, int data) { struct Node* newNode = createNode(data); newNode->next = *head; *head = newNode; // 更新头指针 } ``` 3. **尾部插入** ```c void insertAtTail(struct Node** head, int data) { struct Node* newNode = createNode(data); if (*head == NULL) { *head = newNode; return; } struct Node* temp = *head; while (temp->next != NULL) { temp = temp->next; } temp->next = newNode; } ``` 4. **删除节点** ```c void deleteNode(struct Node** head, int key) { struct Node *temp = *head, *prev = NULL; // 删除头节点 if (temp != NULL && temp->data == key) { *head = temp->next; free(temp); return; } // 查找待删除节点 while (temp != NULL && temp->data != key) { prev = temp; temp = temp->next; } if (temp == NULL) return; // 未找到 prev->next = temp->next; // 跳过被删节点 free(temp); // 释放内存 } ``` 5. **遍历链表** ```c void printList(struct Node* node) { while (node != NULL) { printf("%d -> ", node->data); node = node->next; } printf("NULL\n"); } ``` #### 三、完整示例（学生管理系统节点） ```c // 学生结构体（引用[3]扩展） struct Student { char name[50]; int age; long studentID; float gpa; struct Student* next; // 链表指针 }; // 初始化链表（引用[1]优化） void initStudentList(struct Student** head) { *head = NULL; // 初始化为空链表 } // 添加学生记录 void addStudent(struct Student** head, const char* name, int age, long id, float gpa) { struct Student* newStudent = (struct Student*)malloc(sizeof(struct Student)); strcpy(newStudent->name, name); newStudent->age = age; newStudent->studentID = id; newStudent->gpa = gpa; newStudent->next = *head; *head = newStudent; } ``` #### 四、链表特性分析 1. **动态内存**：运行时分配内存，避免静态数组的大小限制 2. **高效插入/删除**：时间复杂度$O(1)$（头部操作）或$O(n)$（随机位置） 3. **内存开销**：每个节点需额外存储指针（通常4/8字节） 4. **应用场景**： - 动态数据集合（如学生管理系统[^3]） - 需要频繁插入/删除的场景 - 实现队列、栈等高级数据结构 - 约瑟夫环问题等算法（引用[4]） #### 五、调试技巧 ```c // 检查内存泄漏（开发阶段必备） void freeList(struct Node** head) { struct Node* current = *head; struct Node* next; while (current != NULL) { next = current->next; free(current); current = next; } *head = NULL; // 防止野指针 } ``` > **关键提示**：链表操作后务必更新头指针；每次`malloc`必须对应`free`防止内存泄漏[^1]。
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