链表的基础与C语言实现

原创已于 2022-10-15 22:18:34 修改 · 426 阅读

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#链表 #数据结构 #c语言

于 2022-10-14 15:42:53 首次发布

1.单链表

组成：存放内容的data(数据域)+指向下一个节点的next指针(指针域)，尾节点的next指针的指向为NULL(所以叫单链表)

核心：头节点和尾节点的next指向，新节点的next指针的指向，新节点的前后节点的next指针

实现：

//步骤：
// 动态创建一个链表： 动态内存申请+模块化设计
//1.创建链表（创建一个表头表示整个链表）
//2.创建节点
//3.插入节点
//4.删除节点
//5.打印遍历链表（测试）


#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef struct Node   //设置一个结构体，定义节点基本信息
{
	int data;       //数据域  //用data存放链表有几个节点的信息
	struct Node* next;   // 指针域
}Node;
struct Node* createList()  //创造一个表头表示整个链表
{
    //设置一个headNode表示表头的信息，动态内存分配给一个struct Node大小的空间
	struct Node* handNode = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
	//将头节点的next指针指向空，data重置为0
	handNode->data = 0;
	handNode->next = NULL;
	return handNode;
}
void headInsert(Node* handNode, int data)  // 头插法  //int data是我要插入的数
{
    //动态内存分配创建一个node变量存放要插入的节点信息
	Node* node = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	node->data = data;
    //handNode->next初始指向的内容就是node插入后的下一个节点
	node->next = handNode->next; 
	handNode->next = node;  // 让handNode->next指向node
	handNode->data++; // 链表数量加一，handNode->data++;
}

//尾插法
void tailInsert(Node* handNode, int data)   
{
    //创建一个head变量存放头节点的指针，方便从头开始遍历
	Node* head = handNode;
    //动态内存分配创建一个node变量存放要插入的节点信息
	Node* node = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    //尾插，尾节点的next指针指向NULL
	node->next = NULL;
	node->data = data;
    while(head->next)
    {
        //让head不断向后遍历
        head = head->next;
    }//出循环后head->next就为尾节点的next

    //让head->next指向新节点
	head->next = node;
	handNode->data++;
}
//删除节点
void delete(Node* handNode, int data)   
{
    //创建一个head变量存放头节点的指针
	Node* head = handNode;
	//current保存当前编列的节点
	Node* current = handNode->next;
	//pre保存遍历节点的前一个节点
	Node* pre = handNode;
	while (current)
	{
        //找到要删除节点
		if (current->data == data)
		{
            //让pre->next指向当前遍历的节点的下一个节点
			pre->next = current->next; 
			free(current);
			break;
		}
		else
		{
            //让两个变量继续向前遍历
			pre = pre->next;
			current = current->next;
		}
	}
    //删除后链表节点数量减一 == handNode->data--;
	handNode->data--;
}
//打印各个节点内容
void printNode(Node* handNode)
{
	Node* node = handNode;
	while (node->next)
	{
		printf("%d->", handNode->data);
		node = node->next;
	}
	printf("NULL\n");
}
int main()
{
	Node* list = createList();
	headInsert(list, 1);
	headInsert(list, 2);
	headInsert(list, 3);
	headInsert(list, 4);
	headInsert(list, 5);
	headInsert(list, 6);
	delete(list, 4);
	delete(list, 1);
	delete(list, 6);
	printNode(list);
	system("pause");
	return 0;
}

2.单循环链表

组成：存放节点信息的data(数据域)+指向下一个节点的next(指针域)，尾节点的next指针指向的是头节点(所以叫单循环链表)

核心：实现循环，对于尾节点的next的指向，与尾插法后的新节点的next指针的指向

实现：

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

#define TRUE 1
#define FALSE 0

typedef struct Node
{
	int data;
	struct Node* next;
}Node;

Node* initList()
{
	Node* headNode = (Node*)malloc(sizeof(struct Node));
	headNode->data = 0;
    //headNode->next指向头，形成循环
	headNode->next = headNode;
	return headNode;
}
//头插法
void headInsert(Node* headNode, int data)
{
	Node* node = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	node->data = data;
	node->next = headNode->next;
	headNode->next = node;
	headNode->data++;
}
//尾插法
void tailInsert(Node* headNode, int data)
{
	Node* node = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	node->data = data;
	Node* head = headNode;
	while (head->next != headNode)
	{
		head = head->next;
	}
    //最后node->next指向头节点，形成循环
	node->next = headNode;
	head->next = node;
    headNode->data++;
}

int delete(Node* headNode, int data)
{
    //node在前，currst在后
	Node* node = headNode->next;
	Node* currst = headNode;

	while (node != headNode)
	{
		if (node->data == data)
		{
            //让currst的next指向node的下一个元素
			currst->next = node->next;
			free(node);
			return TRUE;
		}
		currst = currst->next;
		node = node->next;
	}
	return FALSE;
}

void printNode(Node* headNode)
{
	Node* node = headNode->next;
	while (node != headNode)
	{
		printf("%d->", node->data);
		node = node->next;
	}
	printf("NULL\n");
}
int main()
{
	Node* l = initList();
	headInsert(l, 1);
	headInsert(l, 2);
	headInsert(l, 3);
	headInsert(l, 4);
	tailInsert(l, 5);
	tailInsert(l, 6);
	delete(l, 4);
	delete(l, 5);
	printNode(l);
	return 0;
}

3.双链表

组成：指向上一个节点的pre指针(指针域)+存放节点内容的data(数据域)+指向下一个节点的指针next(指针域)，可以通过一个节点双向的找到下一个节点和上一个节点(所以叫双链表)

核心：头节点的pre指针，插入新节点时的pre指针与next指针的指向问题，插入新节点的后节点的pre指针的指向问题，链表为空时的插入，删除链表元素时的前后节点的两个指针的指向问题

实现:

/*1.初始化链表
2.插入节点（头插，尾插）
3.删除节点
4.遍历链表*/
#define TRUE 1
#define FALSE 0

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef struct Node
{
	int data;
    //相比单链表多了一个指向前的pre指针
	struct Node* pre;
	struct Node* next;
}Node;

Node* initList()
{
	Node* headNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	headNode->data = 0;
	headNode->next = NULL;
    //头节点的pre指针指向NULL
	headNode->pre = NULL;
	return headNode;
}
//头插法
void headInsert(Node* headNode, int data)
{
	Node* node = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	node->data = data;
	if (headNode->data == 0)
	{
		//链表为空
        //步骤 1.将新插入的节点的next指针指向为空(== headNode->next)
        //2.将新节点的pre指针指向headNode
        //3.将头节点的的next指针指向新节点
		node->next = headNode->next;
		node->pre = headNode;
		headNode->next = node;
		headNode->data++;
	}
	else {
        //链表不为空
        //要注意要插入位置的前节点的next指针和后节点的pre指针
        //步骤：1.将新节点的next指针指向下一个节点(==node->next = headNode->next)
        //2.将新节点的pre指针指向头节点(== node->pre = headNode)
        //3.将头节点的next指针指向新节点(== headNode->next = node)
        //4.将头节点的next指针所指向的pre指针指向新节点(== headNode->next->pre = node)
		node->pre = headNode;
		node->next = headNode->next;
		headNode->next->pre = node;
		headNode->next = node;
		headNode->data++;
	}
	
}

void tailInsert(Node* headNode, int data)
{
	Node* node = headNode;
	Node* n = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	n->data = data;
	while (node->next)
	{
		node = node->next;
	}
	n->next = node->next;
	node->next = n;
    //将尾部插入的节点的pre指针指向之前的尾节点
	n->pre = node;
	headNode->data++;
}

int delete(Node* headNode, int data)
{
	Node* node = headNode->next;
	Node* n = headNode->next;
	while (node)
	{
		if (node->data == data)
		{
            //找到要删除的节点后
            //步骤：1.将要删除的节点的pre指针指向的next指针指向要删除的节点的下一个节点
                //(== node->pre->next = node->next)
            //2.将要删除的节点的next指针指向的pre指针指向要删除节点的pre指针
            //                                                  (就是node的前一个节点)
            //(== node->next->pre = node->next)
            //3.将要删除的节点释放
			node->pre->next = node->next;
			node->next->pre = node->pre;
			free(node);
			return TRUE;
		}
		node = node->next;
	}
	return FALSE;
}

void printNode(Node* headNode)
{
	Node* node = headNode;
	while (node->next)
	{
		printf("%d->", node->data);
		node = node->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

int main()
{
	Node* a = initList();
	headInsert(a, 1);
	headInsert(a, 2);
	headInsert(a, 3);
	headInsert(a, 4);
	headInsert(a, 7);
	tailInsert(a, 5);
	tailInsert(a, 6);
	delete(a, 3);
	printNode(a);
	return 0;
}

双向链表内容不为空时的插入

双向链表的删除

4.双循环链表

组成：指向上一个节点的pre指针(指针域)+存放节点内容的data(数据域)+指向下一个节点的指针next(指针域)，可以通过一个节点双向的找到下一个节点和上一个节点，并且尾节点的next指针指向头节点，头节点的pre指针指向尾节点(所以叫双循环链表)

核心：头节点的pre指针的指向，尾节点的next的指向，头插与尾插时的两个指针的指向问题，删除链表元素时的两边元素的指针的指向

实现：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define TRUE 1
#define FALSE 0

typedef struct Node
{
	int data;
	struct Node* next;
	struct Node* pre;
}Node;
Node* initList()
{
	Node* headNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	headNode->data = 0;
    //尾节点next指针指向头节点，形成循环
	headNode->next = headNode;
    //尾节点的pre指针指向头节点，形成循环
	headNode->pre = headNode;
	return headNode;
}
//头插法
void headInsert(Node* headNode, int data)
{
	Node* node = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	node->data = data;
	if (headNode->data == 0)
	{
		//链表为空
		node->pre = headNode;
         //在没有插入node时，headNode->next的指向就为headNode->pre
		node->next = headNode->next;
		headNode->next = node;
		headNode->pre = node;
		headNode->data++;
	}
	else
	{
		node->next = headNode->next;
		node->pre = headNode;
		headNode->next = node;
		headNode->next->pre = node;
		headNode->data++;
	}
}
void del(Node* headNode, int data)
{
	Node* curNode = headNode->next;
	while (curNode) {
		if (curNode->data == data) {
			//删除节点 
			if (curNode->next != NULL) {
				//不是最后一个节点
				curNode->pre->next = curNode->next;
				curNode->next->pre = curNode->pre;
				free(curNode);
				headNode->data--;
			}
			else {
				//最后一个节点
				curNode->pre->next = NULL;
				free(curNode);
				headNode->data--;
			}
			return TRUE;

		}
		curNode = curNode->next;
	}
	return FALSE;
}

void tailInsert(Node* headNode, int data)
{
	Node* node = headNode;
	while (node->next != headNode)
	{
		node = node->next;
	}
	Node* n = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	n->data = data;
	n->pre =  node;
	n->next = headNode;
	headNode->pre = n;
	node->next = n;
	headNode->data++;
}



void printNode(Node* headNode)
{
	Node* head = headNode->next;
	while (head->next != headNode)
	{
		printf("%d->", head->data);
		head = head->next;
	}
	printf("NULL\n");
}


int main()
{
	Node* l = initList();
	headInsert(l, 1);
	headInsert(l, 2);
	headInsert(l, 3);
	tailInsert(l, 4);
	printNode(l);
	return 0;
}