單向鏈表創建
鏈表是動態分配存儲空間的鏈式存儲結構。
其包括一個“頭指針”變量，其中第0個結點稱為整個鏈表的頭結點，頭結點中存放一個地址，該地址指向一個元素，頭結點一般不存放具體數據，只是存放第一個結點的地址。
鏈表中每一個元素稱為“結點”，每個結點都由兩部分組成：存放數據元素的數據域和存儲直接后繼存儲位置的指針域。指針域中存儲的即是鏈表的下一個結點存儲位置，是一個指針。多個結點鏈接成一個鏈表。
最后一個結點的指針域設置為空(NULL)，作為鏈表的結束標志，表示它沒有后繼結點。
使用結構體變量作為鏈表中的結點，因為結構體變量成員可以是數值類型，字符類型，數組類型，也可以是指針類型，這樣就可以使用指針類型成員來存放下一個結點的地址，使其它類型成員存放數據信息。
當一個序列中只含有指向它的后繼結點的鏈接時，就稱該鏈表為單鏈表。
單鏈表的示意圖如下：
Head指針為單鏈表的頭指針，單鏈表L：L既是單鏈表的名字，也是其頭指針。鏈表中的最后一個結點的指針域定義為空指針(NULL)。
在創建列表時要動態為鏈表分配空間，C語言的庫函數提供了幾種函數實現動態開辟存儲單元。
malloc()函數實現動態開辟存儲單元：
malloc函數原型為：void *malloc(unsigned int size);
其作用是在內存的動態存儲區中分配一個長度為size的連續空間，函數返回值是一個指向分配域起始地址的指針（類型為void）。如果分配空間失敗（如，內存空間不足），則返回空間指針（NULL）
1.單鏈表的初始化，即建立一個空鏈表。
//不帶頭結點的單鏈表的初始化 void LinkedListInit1(LinkedList L) { L=NULL; } //帶頭結點的單鏈表的初始化 void LinkedListInit2(LinkedList L) { L=(LNode *)malloc(sizeof(LNode)); if(L==NULL) { printf("申請空間失敗！"); exit(0); } L->next=NULL; }
2.單鏈表的求表長操作
單鏈表的求表長操作需要設定當前指針p和一個計數器j，初始時p指向鏈表中的第一個結點，p每向下移動一個結點時，j就加1，直到到達p鏈表的尾部。帶頭結點的鏈表，鏈表長度不包括頭結點。
//帶頭結點的單鏈表求表長 int LinkedListLength(LinkedList L) { LNode *p; //p需要聲明為LNode類型 p=L->next; int j=0; while(p!=NULL) { j++; p=p->next; //將p向下移動一個結點 } return j; }
3.單鏈表獲取第i個結點元素的操作
設定p為當前結點，初始時p指向鏈表的第一個結點，然后向下移動i，此時p所指向的元素就是需要查找的第i個結點元素。
//帶頭結點的單鏈表取元素操作 LinkedList LinkedListGetINode(LinkedList L, int i) { LNode *p; p=L->next; int j=1; while((p!=NULL)&&(j<i)) { p=p->next; j++; } return p; }
4.單鏈表的定位操作
查找元素e第一次出現的位置。從鏈表的第一個結點開始，判斷當前結點的值是否等於e，等於則返回該結點的指針，否則繼續向后查找，直至到達鏈表的最后。
//帶頭結點的單鏈表定位操作 LNode LinkedListLocateE(LinkedList L, ElemType e) { LNode *p; p=L->next; while((p!=NULL)&&(p->data!=e)) { p=p->next; } return p; }
5.單鏈表的插入操作
在結點p之前插入一個新的結點q:對於不帶頭結點的單鏈表，結點p的位置有所不同，插入操作有以下兩種情況：
1)在鏈表的表頭插入：
(1)創建一個新的結點q。
(2)將此結點的數據域賦值為e，並將它的next指針指向第一個結點，即L。
(3)將L修改為指向新的結點q。
操作示意圖如下：
2)在鏈表的中間插入
(1)創建一個新的結點q。
(2)將此結點的數據域賦值為e，並將它的next指針指向p。
(3)查找到p的前驅結點pre。
(4)將pre的next指針指向新創建的結點q。
操作示意圖如下：
//不帶頭結點的單鏈表的插入操作 void LinkedListInertQE1(LinkedList L, LinkedList p, ElemType e) { q=(LNode *)malloc(sizeof(LNode)); //創建一個新的結點q if(q==NULL) { printf("申請空間失敗！"); exit(0); } q->data=e; if(p==L) //在表頭插入 { q->next=L; L=q; } else //在表的中間進行插入 { pre=L; while((pre!=NULL)&&(pre->next!=p)) //尋找p的前驅 pre=pre->next; q->next=pre->next; pre->next=q; } } //帶頭結點的單鏈表的插入操作 void LinkedListInertQE2(LinkedList L, LinkedList p, ElemType e) { q=(LNode *)malloc(sizeof(LNode)); //創建一個新的結點q if(q==NULL) { printf("申請空間失敗！"); exit(0); } q->data=e; //插入新的結點 pre=L; while((pre!=NULL)&&(pre->next!=p)) //尋找p的前驅 pre=pre->next; q->next=pre->next; pre->next=q; }
6.單鏈表的刪除操作
刪除鏈表中的某個元素e，如果e在鏈表中出現不止一次，將刪除第一次出現的e，否則什么也不做。 用p找到元素e所在的結點：
1)p是鏈表中的第一個結點
(1)將L指向p->next。
(2)釋放p。
示意圖如下：
2)p是鏈表中的其他結點
(1)找到p的前驅結點pre。
(2)將pre->next指向p->next。
(3)釋放p。
示意圖如下：
//不帶頭結點的單鏈表的刪除操作 void LinkedListDeleteQE1(LinkedList L, LinkedList p, ElemType e) { pre=L; while((pre!=NULL)&&(pre->next->data!=e)) //查找元素e的前驅 pre=pre->next; p=pre->next; if(p!=NULL) //找到需要刪除的結點 { if(p==L) //刪除的是第一個結點 L=p->next; else //刪除的是其他結點 pre->next=p->next; free(p); } } //帶頭結點的單鏈表的刪除操作 void LinkedListDeleteQE2(LinkedList L, LinkedList p, ElemType e) { pre=L; while((pre!=NULL)&&(pre->next->data!=e)) //查找元素e的前驅 pre=pre->next; p=pre->next; if(p!=NULL) //找到需要刪除的結點 { pre->next=p->next; free(p); } }
7.單鏈表的創建操作
單鏈表的創建方法有兩種：頭插法和尾插法。
頭插法是將新增結點插入第一個結點之前，示意圖如下：
尾插法是將新增結點插入最后一個結點之后，示意圖如下：
//用頭插法創建帶頭結點的單鏈表 void LinkedListCreateHeadL(LinkedList L, ElemType a[n]) { L=(LNode *)malloc(sizeof(LNode)); if(L==NULL) { printf("申請空間失敗！"); exit(0); } L->next=NULL; for(i=0; i<n; i++) { p=(LNode *)malloc(sizeof(LNode)); if(p==NULL) { printf("申請空間失敗！"); exit(0); } p->data=a[i]; p->next=L->next; L->next=p; } } //用尾插法創建帶頭結點的單鏈表 void LinkedListCreateTailL(LinkedList L, ElemType a[n]) { L=(LNode *)malloc(sizeof(LNode)); if(L==NULL) { printf("申請空間失敗！"); exit(0); } L->next=NULL; tail=L; //設置尾指針，方便插入 for(j=0; j<n; j++) { p=(LNode *)malloc(sizeof(LNode)); if(p==NULL) { printf("申請空間失敗！"); exit(0); } p->data=a[j]; p->next=NULL; tail->next=p; tail=p; } }
8.單鏈表的合並操作
首先設置3個指針pa、pb、pc, pa和pb分別指向鏈表La與Lb的當前待比較插入結點，pc指向鏈表Lc的最后一個結點。當pa->data≤pb->data時，將pa所指的結點插入到pc后面，否則就將pb所指的結點插入到pc后面。最后，當有一個表合並完，將另一個表剩余的結點全插入到pc。
//帶頭結點的單鏈表合並操作 void LinkedListMergeLaLb(LinkedList La, LinkedList Lb, LinkedList Lc) { pa=La->next; pb=Lb->next; Lc=La; //借用表La的頭結點作為表Lc的頭結點 pc=Lc; while((pa!=NULL)&&(pb!=NULL)) { if(pa->data<=pb->data) { pc->next=pa; pc=pa; pa=pa->next; } else { pc->next=pb; pc=pb; pb=pb->next; } } if(pa!=NULL) pc=pa->next; else pc=pb->next; free(pb); //將Lb的表頭結點釋放 }
代碼如下：
/*-----------------------------------------------------------------------------
時間:2011年9月28日
文件功能:實現了動態建立一個學生信息的鏈表包括鏈表的
創建、插入、刪除、和打印輸出學生信息包括姓名和分數
本鏈表是帶有頭結點的，頭結點的內容為空內容
-----------------------------------------------------------------------------*/
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<malloc.h> #include<string.h> /*-------------------------結構體定義部分------------------------------*/ struct Node { char name[10]; int score; struct Node *next; }; typedef struct Node ListNode; /*----------------------------函數聲明部分------------------------------*/ /*---------------------------函數實現部分-------------------------------*/ /*-----------------------------創建鏈表---------------------------------*/ /*在鏈表的末端插入新的節點，建立鏈表*/ ListNode *CreateList(int n) { ListNode *head;//指向頭結點指針 ListNode *p,*pre; int i; head=(ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));//為頭節點分配內存空間 head->next=NULL;//將頭結點的指針域清空 pre=head;//先將頭結點首地址賦給中間變量pre for(i=1;i<=n;i++)//通過for循環不斷加入新的結點 { printf("input name of the %d student:",i);//打印出第幾個人的名字 p=(ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));//為要插入的節點分配 //內存空間p指向新插入結點的首地址 scanf("%s",&p->name);//輸入姓名 printf("input score of the %d student:",i); scanf("%d",&p->score);//輸入分數 pre->next=p;//將p指向新結點插入鏈表也就是頭結點指針域指向 //下個結點 //第一個結點就是p指向的，因為頭結點內容為空 pre=p;//這個起着指向下一個結點的作用 } p->next=NULL;//最后將最后一個結點的指針域清空了 return head;//返回這個鏈表的首地址 } /*-------------------------輸出鏈表-----------------------------------*/ void PrintList(ListNode *h) { ListNode *p; p=h->next; while(p) { printf("%s,%d",p->name,p->score); p=p->next; printf("\n"); } } /*----------------------插入鏈表結點--------------------------*/ /*-------------------------------------------------------------------- 函數名稱:InsertList(ListNode *h,int i,char name[],int e,int n) 函數功能:插入鏈表結點 入口參數: h: 頭結點地址 i:插入到第幾個結點 name:插入 結點的姓名 e:插入結點的分數 n: 鏈表中結點的個數 除下頭結點外的個數 出口參數: --------------------------------------------------------------------*/ void InsertList(ListNode *h,int i,char name[],int e,int n) { ListNode *q,*p;//先定義2個指向一個結點的指針 int j; if(i<1 || i>n+1) printf("Error! Please input again.\n"); else { j=0; p=h;//將指針p指向要鏈表的頭結點 while(j<i-1) { p=p->next; j++; } q=(ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));/*為要插入的 結點分配內存空間*/ //----賦值操作--------- strcpy(q->name,name); //將名字拷到要插入的節點內 q->score=e; //將要插入的節點中分數賦值 //調整指針域 q->next = p->next; /*這個是將新插入的結點指針域指向 上一個結點指針域指向的結點地址即為p->next*/ p->next=q;/*將要插入結點位置前面的結點指針域 指向現在插入的結點首地址*/ } } /*-------------------------------------------------------------------- 函數名稱:DeleteList(ListNode *h, int i, int n) 函數功能:刪除鏈表結點 入口參數: h: 頭結點地址 i:要刪除的結點所在位置 n: 鏈表中結點的個數除下頭結點外的個數 出口參數: --------------------------------------------------------------------*/ void DeleteList(ListNode *h, int i, int n) { ListNode *p,*q;//首先定義2個指向結點型結構體的指針 int j; char name[10]; int score; if(i<1 || i>n)//如果位置超出了1和n的范圍的話則打印出錯誤信息 printf("Error! Please input again.\n"); else//沒有超出除頭結點外的1到n 的范圍的話那么執行刪除操作 { j=0; p=h;//將指針指向鏈表的頭結點首地址 while(j<i-1) { p=p->next; j++; } q=p->next; /*q指向要刪除的位置之前的那個結點指針域指向的 地址q指向的結點就是要刪除的結點*/ p->next=q->next;/*這個就是將要刪除的結點的前面那個結點 的指針域指向要刪除的結點指針域中存放的下個結點的 首地址從而實現了刪除第i個結點的作用*/ strcpy(name,q->name); score=q->score; free(q);//釋放q指向的結點 printf("name=%s,score=%d\n",name,score); } } /*--------------------------主函數-------------------------------*/ void main() { ListNode *h;//h指向結構體NODE int i = 1, n, score; char name [10]; while ( i ) { /*輸入提示信息*/ printf("1--建立新的鏈表\n"); printf("2--添加元素\n"); printf("3--刪除元素\n"); printf("4--輸出當前表中的元素\n"); printf("0--退出\n"); scanf("%d",&i); switch(i) { case 1: printf("n="); /*輸入創建鏈表結點的個數*/ scanf("%d",&n); h=CreateList(n);/*創建鏈表*/ printf("list elements is : \n"); PrintList(h); break; case 2: printf("input the position. of insert element:"); scanf("%d",&i); printf("input name of the student:"); scanf("%s",name); printf("input score of the student:"); scanf("%d",&score); InsertList(h,i,name,score,n); printf("list elements is:\n"); PrintList(h); break; case 3: printf("input the position of delete element:"); scanf("%d",&i); DeleteList(h,i,name,score,n); printf("list elements in : \n"); PrintList(h); break; case 4: printf("list element is : \n"); PrintList(h); break; case 0: return; break; default: printf("ERROR!Try again!\n"); } } }