本文介绍了使用C语言实现链式存储线性表的基本操作，包括初始化、判断是否为空、置空、获取元素个数、查找、插入、删除和输出元素等。通过详细的代码示例展示了如何创建和操作链表。
线性表可以说是最常见的一种数据结构了，在日常学习中使用也很多，今天用C语言实现以下简单的线性表及基本操作。对于线性表来说可以分为顺序存储和链式存储。顺序存储是提前分配一个连续的空间，可以实现随机存取，一般采用数组实现；链式存储的存储空间不必是连续的，使用比较灵活，不会占用多余空间，一般采用指针实现现在我们要实现的是链式存储。直接上代码：
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一、头文件等准备部分：
//线性表的链式存储
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <stdlib.h>
#include <io.h>
#include <math.h>
#include <time.h>
//定义状态常量
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */
typedef int Status; /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int ElemType; /* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */二、定义以及初始化
链式存储结构的每个节点分为数据域data以及指针域，数据域存储数据，指针域存储结构体指针，指向的是下一个节点。具体如图所示：
//定义结构体
typedef struct Node{
ElemType data;
struct Node* next;
}Node;
//定义线性表
typedef struct Node* LinkList;
//初始化线性表
Status InitList(LinkList *L){
*L=(LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 产生头结点,并使L指向此头结点 */
if(!(*L)) /* 存储分配失败 */
return ERROR;
(*L)->next=NULL; /* 指针域为空 */
return OK;
} 这里需要解释几点：
-
typedef （struct Node*） LinkList 这句可以加上括号理解，意思就是将指向Node类型的指针重新命名为Linklist，这样做的目的主要是方便表示指向指针的指针（禁止套娃）
- *L=(LinkList)malloc(sizeof(Node))：*是取内容运算符，则*L表示的指向节点的指针，malloc函数是动态申请一个节点
-
这个线性表的头节点生成了，并且next暂时为NULL之后的节点只需要接上就好，这里说一下头节点：头节点是没有实际内容的节点，仅仅是为了将插入、删除等操作统一起来
三、判断线性表是否为空
/* 初始条件：顺序线性表L已存在。
操作结果：若L为空表，则返回TRUE，否则返回FALSE */
Status ListEmpty(LinkList L)
{
if(L->next)
return FALSE;
else
return TRUE;
}四、将线性表置空
/* 初始条件：顺序线性表L已存在。
操作结果：将L重置为空表 */
Status ClearList(LinkList *L)
{
LinkList p,q;
p=(*L)->next; /* p指向第一个结点 */
while(p) /* 没到表尾 */
{
q=p->next;
free(p);
p=q;
}
(*L)->next=NULL; /* 头结点指针域为空 */
return OK;
}有的同学可能发现了，在这个函数的形式参数定义为（Linlist *L）即指向指针的指针,而上一个函数定义为（Linklist L）即指向结构体的指针，只是为啥呢？因为C语言的值传递机制，如果大家有兴趣可以看看我的这篇文章。第三个函数仅仅是遍历操作，并未涉及到传参操作，不需要再多定义一个指针；第四个参数涉及到参数值的改变，如果单纯在函数中进行值的传递，对主函数中原有参数的值是没有任何影响的。大约就是下图的意思哈哈哈哈
五、返回线性表元素个数
/* 初始条件：顺序线性表L已存在。
操作结果：返回L中数据元素个数 */
int ListLength(LinkList L)
{
int i=0;
LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */
while(p)
{
i++;
p=p->next;
}
return i;
}同样没有参数值的改变，不需要指向指针的指针。
六、返回第i个元素的值
/* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */
/* 操作结果：用e返回L中第i个数据元素的值 */
Status GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e)
{
int j;
LinkList p; /* 声明一结点p */
p = L->next; /* 让p指向链表L的第一个结点 */
j = 1; /* j为计数器 */
while (p && j<i) /* p不为空或者计数器j还没有等于i时，循环继续 */
{
p = p->next; /* 让p指向下一个结点 */
++j;
}
if ( !p || j>i )
return ERROR; /* 第i个元素不存在 */
*e = p->data; /* 取第i个元素的数据 */
return OK;
}七、找到第一个与给定元素相等的节点的位置
/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果：返回L中第1个与e满足关系的数据元素的位序。*/
/* 若这样的数据元素不存在，则返回值为0 */
int LocateElem(LinkList L,ElemType e)
{
int i=0;
LinkList p=L->next;
while(p)
{
i++;
if(p->data==e) /* 找到这样的数据元素 */
return i;
p=p->next;
}
return 0;
}
八、在第i个元素之后加入新元素并将L长度加1
/* 初始条件：顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L)， */
/* 操作结果：在L中第i个位置之后插入新的数据元素e，L的长度加1 */
Status ListInsert(LinkList *L,int i,ElemType e)
{
int j;
LinkList p,s;
p = *L;
j = 1;
while (p && j<i) /* 寻找第i个结点 */
{
p = p->next;
++j;
}
if (!p || j > i)
return ERROR; /* 第i个元素不存在 */
s = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 生成新结点(C语言标准函数) */
s->data = e;
s->next = p->next; /* 将p的后继结点赋值给s的后继 */
p->next = s; /* 将s赋值给p的后继 */
return OK;
}
九、删除第i个元素之后将该元素的值返回并令表长度减一
/* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */
/* 操作结果：删除L的第i个数据元素，并用e返回其值，L的长度减1 */
Status ListDelete(LinkList *L,int i,ElemType *e)
{
int j;
LinkList p,q;
p = *L;
j = 1;
while (p->next && j < i) /* 遍历寻找第i个元素 */
{
p = p->next;
++j;
}
if (!(p->next) || j > i)
return ERROR; /* 第i个元素不存在 */
q = p->next;
p->next = q->next; /* 将q的后继赋值给p的后继 */
*e = q->data; /* 将q结点中的数据给e */
free(q); /* 让系统回收此结点，释放内存 */
return OK;
}十、输出每个元素的值
/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果：依次对L的每个数据元素输出 */
Status ListTraverse(LinkList L)
{
LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */
while(p)
{
visit(p->data);
p=p->next;
}
printf("\t");
return OK;
}十一、头插法
/* 随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表L（头插法） */
void CreateListHead(LinkList *L, int n)
{
LinkList p;
int i;
srand(time(0)); /* 初始化随机数种子 */
*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
(*L)->next = NULL; /* 先建立一个带头结点的单链表 */
for (i=0; i<n; i++)
{
p = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 生成新结点 */
p->data = rand()%100+1; /* 随机生成100以内的数字 */
p->next = (*L)->next;
(*L)->next = p; /* 插入到表头 */
}
}说一下头插法是从头创建一个链表与在链表中插入一个元素不是一个意思，头插法即每次新元素都是在表头插入
十二、尾插法
/* 随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表L（尾插法） */
void CreateListTail(LinkList *L, int n)
{
LinkList p,r;
int i;
srand(time(0)); /* 初始化随机数种子 */
*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* L为整个线性表 */
r=*L; /* r为指向尾部的结点 */
for (i=0; i<n; i++)
{
p = (Node *)malloc(sizeof(Node)); /* 生成新结点 */
p->data = rand()%100+1; /* 随机生成100以内的数字 */
r->next=p; /* 将表尾终端结点的指针指向新结点 */
r = p; /* 将当前的新结点定义为表尾终端结点 */
}
r->next = NULL; /* 表示当前链表结束 */
}在尾插法中添加了一个尾指针。方便进行尾部的插入。
十三、主函数定义
int main()
{
LinkList L;
ElemType e;
Status i;
int j,k;
i=InitList(&L);
printf("初始化L后：ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
for(j=1;j<=5;j++)
i=ListInsert(&L,1,j);
printf("在L的表头依次插入1～5后：L.data=");
ListTraverse(L);
printf("ListLength(L)=%d \n",ListLength(L));
i=ListEmpty(L);
printf("L是否空：i=%d(1:是 0:否)\n",i);
i=ClearList(&L);
printf("清空L后：ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
i=ListEmpty(L);
printf("L是否空：i=%d(1:是 0:否)\n",i);
for(j=1;j<=10;j++)
ListInsert(&L,j,j);
printf("在L的表尾依次插入1～10后：L.data=");
ListTraverse(L);
printf("ListLength(L)=%d \n",ListLength(L));
ListInsert(&L,1,0);
printf("在L的表头插入0后：L.data=");
ListTraverse(L);
printf("ListLength(L)=%d \n",ListLength(L));
GetElem(L,5,&e);
printf("第5个元素的值为：%d\n",e);
for(j=3;j<=4;j++)
{
k=LocateElem(L,j);
if(k)
printf("第%d个元素的值为：%d\n",k,j);
else
printf("没有值为%d的元素\n",j);
}
k=ListLength(L); /* k为表长 */
for(j=k+1;j>=k;j--)
{
i=ListDelete(&L,j,&e); /* 删除第j个数据 */
if(i==ERROR)
printf("删除第%d个数据失败\n",j);
else
printf("删除第%d个的元素值为：%d\n",j,e);
}
printf("依次输出L的元素：");
ListTraverse(L);
j=5;
ListDelete(&L,j,&e); /* 删除第5个数据 */
printf("删除第%d个的元素值为：%d\n",j,e);
printf("依次输出L的元素：");
ListTraverse(L);
i=ClearList(&L);
printf("\n清空L后：ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
CreateListHead(&L,20);
printf("整体创建L的元素(头插法)：");
ListTraverse(L);
i=ClearList(&L);
printf("\n删除L后：ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
CreateListTail(&L,20);
printf("整体创建L的元素(尾插法)：");
ListTraverse(L);
return 0;
}运行结果：
这样一个线性表就写好了，代码基本上就是《大话数据结构》这本书的代码，这本书真的很棒，与兴趣的同学可以看一看。
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