链表基础：从原理到实战

原创于 2025-10-09 08:41:20 发布 · 239 阅读

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链表的基本概念

链表是一种线性数据结构，由一系列节点组成，每个节点包含数据域和指针域。数据域存储实际数据，指针域存储指向下一个节点的地址。链表通过指针将节点串联起来，形成链式结构。

链表与数组不同，数组在内存中是连续存储的，而链表的节点可以分散在内存中的任何位置。链表的优势在于动态内存分配，插入和删除操作效率较高，但访问元素时需要从头节点开始遍历。

链表的类型

单链表

单链表是最简单的链表形式，每个节点包含数据和一个指向下一个节点的指针。链表的最后一个节点指向NULL，表示链表的结束。

双向链表

双向链表的每个节点包含两个指针，一个指向前一个节点，另一个指向后一个节点。这种结构允许从任意方向遍历链表，但占用更多内存。

循环链表

循环链表的最后一个节点指向头节点，形成一个闭环。循环链表可以是单向或双向的，适用于需要循环访问数据的场景。

链表的基本操作

插入节点

在链表中插入节点分为头部插入、尾部插入和中间插入。头部插入只需将新节点的指针指向原头节点，并更新头节点为新节点。尾部插入需要遍历到链表末尾，将最后一个节点的指针指向新节点。中间插入需要找到插入位置的前驱节点，调整指针指向。

删除节点

删除节点时，需要找到待删除节点的前驱节点，将其指针指向待删除节点的后继节点。如果是双向链表，还需要调整后继节点的前驱指针。

遍历链表

遍历链表从头节点开始，依次访问每个节点，直到遇到NULL指针。遍历过程中可以读取或修改节点的数据。

链表的应用场景

链表适用于需要频繁插入和删除操作的场景，如实现栈、队列、哈希表等数据结构。链表还常用于内存管理、文件系统等领域。

链表的实现示例（C语言）

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

// 定义链表节点
struct Node {
    int data;
    struct Node* next;
};

// 创建新节点
struct Node* createNode(int data) {
    struct Node* newNode = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
    newNode->data = data;
    newNode->next = NULL;
    return newNode;
}

// 在链表头部插入节点
void insertAtHead(struct Node** head, int data) {
    struct Node* newNode = createNode(data);
    newNode->next = *head;
    *head = newNode;
}

// 在链表尾部插入节点
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;
}

// 删除节点
void deleteNode(struct Node** head, int key) {
    struct Node* temp = *head;
    struct Node* prev = NULL;
    if (temp != NULL && temp->data == key) {
        *head = temp->next;
        free(temp);
        return;
    }
    while (temp != NULL && temp->data != key) {
        prev = temp;
        temp = temp->next;
    }
    if (temp == NULL) return;
    prev->next = temp->next;
    free(temp);
}

// 打印链表
void printList(struct Node* head) {
    struct Node* temp = head;
    while (temp != NULL) {
        printf("%d ", temp->data);
        temp = temp->next;
    }
    printf("\n");
}

int main() {
    struct Node* head = NULL;
    insertAtHead(&head, 1);
    insertAtTail(&head, 2);
    insertAtTail(&head, 3);
    printList(head);
    deleteNode(&head, 2);
    printList(head);
    return 0;
}