C语言单链表

一、单链表的建立
有了动态内存分配的基础,要实现链表就不难了。
所谓链表,就是用一组任意的存储单元存储线性表元素的一种数据结构。
链表又分为单链表、双向链表和循环链表等。我们先讲讲单链表。
所谓单链表,是指数据接点是单向排列的。一个单链表结点,其结构类型分为两部分:
1、数据域:用来存储本身数据
2、链域或称为指针域:用来存储下一个结点地址或者说指向其直接后继的指针。
例:
typedef struct node
{
char name[20];
struct node *link;
}stud;
这样就定义了一个单链表的结构,其中char name[20]是一个用来存储姓名的字符型数组,指针*link是一个用来存储其直接后继的指针。
定义好了链表的结构之后,只要在程序运行的时候爱数据域中存储适当的数据,如有后继结点,则把链域指向其直接后继,若没有,则置为NULL。
下面就来看一个建立带表头(若未说明,以下所指链表均带表头)的单链表的完整程序。
#include <stdio.h>
#include <malloc.h> /*包含动态内存分配函数的头文件*/
#define N 10 /*N为人数*/ 
typedef struct node
{
char name[20];
struct node *link;
}stud;

stud * creat(int n) /*建立单链表的函数,形参n为人数*/
{
stud *p,*h,*s; /* *h保存表头结点的指针,*p指向当前结点的前一个结点,*s指向当前结点*/
int i; /*计数器*/
if((h=(stud *)malloc(sizeof(stud)))==NULL) /*分配空间并检测*/
{
printf("不能分配内存空间!");
exit(0);
}
h->name[0]='/0'; /*把表头结点的数据域置空*/
h->link=NULL; /*把表头结点的链域置空*/
p=h; /*p指向表头结点*/
for(i=0;i<n;i++)
{
if((s= (stud *) malloc(sizeof(stud)))==NULL) /*分配新存储空间并检测*/
{
printf("不能分配内存空间!");
exit(0);
}
p->link=s; /*把s的地址赋给p所指向的结点的链域,这样就把p和s所指向的结点连接起来了*/
printf("请输入第%d个人的姓名",i+1);
scanf("%s",s->name); /*在当前结点s的数据域中存储姓名*/
s->link=NULL;
p=s;
}
return(h);
}

main()
{
int number; /*保存人数的变量*/
stud *head; /*head是保存单链表的表头结点地址的指针*/
number=N;
head=creat(number); /*把所新建的单链表表头地址赋给head*/
}

这样就写好了一个可以建立包含N个人姓名的单链表了。
写动态内存分配的程序应注意,请尽量对分配是否成功进行检测

二.内核链表 内核链表是一种链表,Linux内核中的链表都是用这种形式实现的 1.特性 内核链表是一种双向循环链表,内核链表的节点节点结构中只有指针域 使用内核链表的时候,将内核链表作为一个成员放入到一个结构体中使用 我们在链表中找到内核链表结构的地址,通过这个地址就可以找到外部大结构体的地址,通过大结构体就可以访问其中的成员 优势: 内核链表突破了保存数据的限制,可以用内核链表来保存任何数据(使用一种链表表示各种类型的数据,通用性很强) 内核链表中只有指针域,维护起来更加方便,效率更高 2.使用 内核链表在内核中已经被实现,我们只需要调用其接口直接使用即可 内核链表的实现代码在内核源代码的list.h文件中 3.源代码分析 (1)节点结构: struct list_head { struct list_head *next, *prev;//前置指针 后置指针 }; (2)初始化 #define INIT_LIST_HEAD(ptr) do { \ (ptr)->next = (ptr); (ptr)->prev = (ptr); \ } while (0) (3)插入 //从头部插入 static inline void list_add(struct list_head *new, struct list_head *head)//传入要插入的节点和要插入的链表 { __list_add(new, head, head->next); } //从尾部插入 static inline void list_add_tail(struct list_head *new, struct list_head *head) { __list_add(new, head->prev, head); } (4)通过节点找到外部结构体的地址 //返回外部结构体的地址,第一个参数是节点地址,第二个参数是外部结构体的类型名,第三个参数是节点在外部结构体中的成员名 #define list_entry(ptr, type, member) ((type *)((char *)(ptr)-(unsigned long)(&((type *)0)->member))) (5)遍历内核链表 //遍历内核链表 #define list_for_each(pos, head) \ for (pos = (head)->next; pos != (head); \ pos = pos->next) //安全遍历内核链表 #define list_for_each_safe(pos, n, head) \ for (pos = (head)->next, n = pos->next; pos != (head); \ pos = n, n = pos->next) 二.内核链表 内核链表是一种链表,Linux内核中的链表都是用这种形式实现的 1.特性 内核链表是一种双向循环链表,内核链表的节点节点结构中只有指针域 使用内核链表的时候,将内核链表作为一个成员放入到一个结构体中使用 我们在链表中找到内核链表结构的地址,通过这个地址就可以找到外部大结构体的地址,通过大结构体就可以访问其中的成员 优势: 内核链表突破了保存数据的限制,可以用内核链表来保存任何数据(使用一种链表表示各种类型的数据,通用性很强) 内核链表中只有指针域,维护起来更加方便,效率更高 2.使用 内核链表在内核中已经被实现,我们只需要调用其接口直接使用即可 内核链表的实现代码在内核源代码的list.h文件中 3.源代码分析 (1)节点结构: struct list_head { struct list_head *next, *prev;//前置指针 后置指针 }; (2)初始化 #define INIT_LIST_HEAD(ptr) do { \ (ptr)->next = (ptr); (ptr)->prev = (ptr); \ } while (0) (3)插入 //从头部插入 static inline void list_add(struct list_head *new, struct list_head *head)//传入要插入的节点和要插入的链表 { __list_add(new, head, head->next); } //从尾部插入 static inline void list_add_tail(struct list_head *new, struct list_head *head) { __list_add(new, head->prev, head); } (4)通过节点找到外部结构体的地址 //返回外部结构体的地址,第一个参数是节点地址,第二个参数是外部结构体的类型名,第三个参数是节点在外部结构体中的成员名 #define list_entry(ptr, type, member) ((type *)((char *)(ptr)-(unsigned long)(&((type *)0)->member))) (5)遍历内核链表 //遍历内核链表 #define list_for_each(pos, head) \ for (pos = (head)->next; pos != (head); \ pos = pos->next) //安全遍历内核链表 #define list_for_each_safe(pos, n, head) \ for (pos = (head)->next, n = pos->next; pos != (head); \ pos = n, n = pos->next) 二.内核链表 内核链表是一种链表,Linux内核中的链表都是用这种形式实现的 1.特性 内核链表是一种双向循环链表,内核链表的节点节点结构中只有指针域 使用内核链表的时候,将内核链表作为一个成员放入到一个结构体中使用 我们在链表中找到内核链表结构的地址,通过这个地址就可以找到外部大结构体的地址,通过大结构体就可以访问其中的成员 优势: 内核链表突破了保存数据的限制,可以用内核链表来保存任何数据(使用一种链表表示各种类型的数据,通用性很强) 内核链表中只有指针域,维护起来更加方便,效率更高 2.使用 内核链表在内核中已经被实现,我们只需要调用其接口直接使用即可 内核链表的实现代码在内核源代码的list.h文件中 3.源代码分析 (1)节点结构: struct list_head { struct list_head *next, *prev;//前置指针 后置指针 }; (2)初始化 #define INIT_LIST_HEAD(ptr) do { \ (ptr)->next = (ptr); (ptr)->prev = (ptr); \ } while (0) (3)插入 //从头部插入 static inline void list_add(struct list_head *new, struct list_head *head)//传入要插入的节点和要插入的链表 { __list_add(new, head, head->next); } //从尾部插入 static inline void list_add_tail(struct list_head *new, struct list_head *head) { __list_add(new, head->prev, head); } (4)通过节点找到外部结构体的地址 //返回外部结构体的地址,第一个参数是节点地址,第二个参数是外部结构体的类型名,第三个参数是节点在外部结构体中的成员名 #define list_entry(ptr, type, member) ((type *)((char *)(ptr)-(unsigned long)(&((type *)0)->member))) (5)遍历内核链表 //遍历内核链表 #define list_for_each(pos, head) \ for (pos = (head)->next; pos != (head); \ pos = pos->next) //安全遍历内核链表 #define list_for_each_safe(pos, n, head) \ for (pos = (head)->next, n = pos->next; pos != (head); \ pos = n, n = pos->next) C语言下的单链表,可以增加,删除,查找,销毁节点。
### C语言单链表的实现与操作 #### 基本概念 在C语言中,单链表是一种动态数据结构,由一系列节点组成。每个节点包含两部分:一部分用于存储数据,另一部分是一个指向下一个节点的指针。 为了便于操作,通常会引入头结点的概念[^2]。头结点不存储实际的数据,仅作为辅助节点存在,可以简化边界条件处理。 #### 头文件的引入 使用单链表时,需包含必要的头文件以支持内存分配和字符串操作等功能: ```c #include "stdio.h" #include "stdlib.h" // 提供 malloc() 和 free() #include "string.h" // 提供 strcpy() 等函数 ``` 这些头文件提供了创建、初始化以及销毁链表所需的工具[^1]。 #### 节点定义 单链表的核心在于其节点的设计。以下是典型的节点定义方式: ```c typedef struct LNode { int data; // 数据域 struct LNode *next; // 指向下一节点的指针 } LNode, *LinkList; ``` 这里 `LNode` 定义了一个节点类型,而 `LinkList` 是指向该类型的指针变量。 #### 创建单链表 可以通过多种方法来构建单链表,常见的有 **尾插法** 和 **头插法**: ##### 尾插法 尾插法是从链表头部开始逐步插入新节点到链表末尾的方式。 ```c void CreateList_Tail(LinkList &L, int n) { LinkList p, r = L; // 初始化工作指针r为头结点 for(int i=0;i<n;i++) { p = (LinkList)malloc(sizeof(LNode)); scanf("%d", &(p->data)); // 输入数据 p->next = NULL; r->next = p; // 插入到最后一个节点之后 r = p; // 更新最后一个节点位置 } } ``` ##### 头插法 头插法则是在每次插入时都将新节点放置于当前链表的第一个有效节点之前。 ```c void CreateList_Head(LinkList &L, int n){ LinkList p; for(int i=0;i<n;i++){ p=(LinkList)malloc(sizeof(LNode)); scanf("%d",&(p->data)); // 输入数据 p->next=L->next; // 新节点连接至原首节点前 L->next=p; // 修改头结点指向新的第一个节点 } } ``` #### 查找操作 对于按位查找的功能,在已知索引的情况下可以直接遍历链表找到对应位置上的元素[^3]。时间复杂度一般为 O(n),其中 n 代表链表长度。 ```c int GetElem(LinkList L, int index){ if(index<0 || !L->next)return -1; // 判断输入合法性 LinkList p = L->next; while(p && --index>0)p=p->next; return p?p->data:-1; } ``` #### 删除操作 删除指定位置处的节点需要先定位目标节点及其前置节点,随后调整指针关系完成移除过程。 ```c bool DeleteElem(LinkList &L,int pos){ if(pos<=0||!L->next)return false; LinkList pre=L,p=L->next; for(int i=1;p&&i<pos;i++,pre=p,p=p->next); if(!p)return false; pre->next=p->next; free(p);return true; } ``` #### 存储应用实例——学生信息管理 利用上述基础功能可进一步扩展应用于具体场景下,比如建立一个简单的学生信息系统[^4]: ```c struct Student{ char name[20]; int score; struct Student *next; }; // 添加学生记录... ```
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