单链表

单链表：是一种链式存取的数据结构，用一组地址任意的存储单元（这组存储单元既可以是连续的，也可以是不连续的）存放线性表中的数据元素。

单链表结构示意图：

单链表结构体定义：

typedef struct Node
{
    ElemType data;
    struct Node *next;
}Node;
typedef struct Node *LinkList; /* 定义LinkList */

单链表创建：

创建单链表的过程就是一个动态生成链表的过程。即从“空表”的初始状态起，依次建立各元素结点并逐个插入链表。

思路：

1. 声明一个结点p和计数器变量i；
2. 初始化一空链表L；
3. 让L的头结点的指针指向NULL，即建立一个带头结点的单链表；
4. 循环：  

• • 生成一新结点赋值给p；
  • 随机生成一数字赋值给p的数据域p->data；
  • 将p插入到头结点与前一新节点之间。

 实现代码：  

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 */
	}
}

上述为头插法：即始终让新节点在第一的位置。图示如下：

另一种方法尾插法，即每次新节点都插在终端节点后面。

实现代码：

/*  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 */
}

单链表第i个数据读取：

思路：

1. 声明一个结点p指向链表第一个结点，初始化j从1开始；
2. 当j<i时，遍历链表，让p的指针向后移动，不断指向下一个结点，j累加1；
3. 若到链表末尾p为空，则说明第i个元素不存在；
4. 否则查找成功，返回结点p的数据。

实现：

/* 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;
}

单链表插入与删除

单链表第i个数据插入结点的思路：

1. 声明一结点p指向链表第一个结点，初始化j从1开始；
2. 当j<i时，遍历链表，让p的指针向后移动，不断指向下一个结点，j累加1；
3. 若到链表末尾p为空，则说明第i个元素不存在；
4. 否则查找成功，生成一空结点s；
5. 将数据元素e赋值给s->data;
6. 单链表的插入标准语句s->next=p->next;p->next=s;
7. 返回成功。

实现:

/* 操作结果：在L中第i个位置之前插入新的数据元素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;
}

单链表第i个数据删除结点的思路：

1. 声明一结点p指向链表第一个结点，初始化j从1开始；
2. 当j<i时，遍历链表，让p的指针向后移动，不断指向下一个结点，j累加1；
3. 若到链表末尾p为空，则说明第i个元素不存在；
4. 否则查找成功，将欲删除的结点p->next赋值给q；
5. 单链表的删除语句p->next=q->next；
6. 将q结点中的数据赋值给e，作为返回；
7. 释放q结点；
8. 返回成功；

实现：

/* 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;
}

参考：

1. 《大话数据结构》
2. 《算法导论》