用C语言实现单链表的基本操作(附有完整代码)

简介: 用C语言实现单链表的基本操作(附有完整代码)

导语:

无论是顺序存储结构还是链式存储结构,在内存中进行存放元素的时候,不仅需要存放该元素的相关信息,还需要存放该元素和其他元素之间的关系,而我们之前所学的顺序表“与生俱来”的物理结构自然地能够表达出元素和元素之间的关系,不需要额外的信息去表达元素和元素之间的关系,而对于链式存储这种非顺序存储的结构,需要额外附加指针去表示这种关系。


单链表

每个结点除了存放数据元素外,还要存储指向下一个节点的指针。

单链表的特点:

优点:不要求大片连续空间,改变容量方便

缺点:不可随机存取,要耗费一定空间存放指针


定义:

typedef struct LNode {
  int data;
  struct LNode* next;//指针指向下一个节点,指针的类型为节点类型;
}*LinkNode;//声明*LinkNode为结构体指针类型


除了上述这种方法外,我们还可以先先声明LinkNode为结构体类型,在使用该类型的时候,将对应的变量定义为指针即可。

单链表分为带头结点和不带头结点,我们一般主要学习带头结点的。


初始化操作:

在所有的操作之前,我们首先需要建立一个空的单链表,那么首先需要做的就是分配头结点。

void InistLinkNode(LinkNode& L) {
  L = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));//分配头结点
  L->next = NULL;
}

头插法:

“头插法”顾名思义就是将元素插入到头结点之后,插入一次好像和我们通常所讲的插入没什么区别,但多次这样插到头结点之后,也就是“第一个真正的节点”,那么是不是会产生一种现象,它最终的存储数据和我们所插入时的顺序是相反的。

void InsertLinkNode(LinkNode& L) {
  LNode* s;
  int x,Length;
  printf("请输入你要插入的元素个数:");
  scanf("%d", &Length);
  printf("请输入你要插入的元素:\n");
  for (int j = 0; j < Length; j++) {
    s = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));//每插入一个元素之前,都需要给它分配节点空间
    scanf("%d", &x);
    s->data = x;
    s->next = L->next;
    L->next = s;
  }
} 

通过程序验证以下:

尾插法:

“尾插法”顾名思义就是将元素插入到表尾,也就是我们普通的插入,那么怎么要找到表尾的位置呢?在顺序表中,我们完全可以利用它顺序存储结构的天然特性,通过下标即可以找到,但是单链表是没有办法的,我们只有两种方式,要么循环遍历,要么尝试在表尾的地方做个标记。


那么那种方法是好的呢?


答案是第二种!循环遍历的方式,如果只插入一个元素看似没什么问题,但如果多次的重复遍历循环无疑增加了时间复杂度,这显然不是好的方法。


第二个方法就不存在时间复杂度的问题,只需要在表尾位置做个标记,使它永远指向表尾即可。

void TailInsertLinkNode(LinkNode& L) {
  LNode* s,*r;
  int x,Length;
  r = L;//r为表尾指针
  printf("请输入你要插入的元素个数:");
  scanf("%d", &Length);
  printf("请输入你要插入的元素:\n");
  for (int j = 0; j < Length; j++) {
    s = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));
    scanf("%d", &x);
    s->data = x;
    r->next = s;
    r = s;//s为当前的表尾指针,将他的值赋值给r----使r永远指向表尾
  }
  printf("\n");
  r->next = NULL;
}


删除第i个元素:

既然要删除某个元素,那么首先我们需要保证这个元素是非NULL,其次,我们还需要保证它前面的那个节点也是非NULL,为什么呢?因为如果将该元素从链表中删除后,只有前面节点非NULL的情况下,才可以实现后续元素和前面子表的连接。

void DeleteLinkNode(LinkNode& L) {
  int x, j = 0,e;
  printf("请输入你要删除的元素位序:\n");
  scanf("%d", &x);
  LNode*p = L;
  while (p != NULL && j < x - 1) {//寻找要删除元素前的元素
    p = p->next;
    j++;
  }
  if (p == NULL)
  {
    printf("不存在我们要删除的元素!");
  }
  if (p->next == NULL)//判断该要删除的节点是否为NULL
  {
    printf("不存在我们要删除的元素!");
  }
  LNode* q = p->next;//q为我们要删除的节点
  e = q->data;
  p->next = q->next;
  free(q);//需要及时的将删除了的元素空间进行释放
}


其他的基本操作都是很常规化的,这里就不单独的进行解释了,需要注意的点,我会在文章结尾部分的完整代码的注释中展出。

在第i个位置插入:

void IncreaseLinkNode(LinkNode& L) {
  printf("请输入你要插入的元素和位序:(元素和位序之间用逗号隔开)\n");
  int x, j = 0, e;
  scanf("%d,%d",&e, &x);
  LNode* s = L, * r= (LNode*)malloc(sizeof(LNode));
  while (j < x-1  && s != NULL) {
    j++;
    s = s->next;
  }
  r->data = e;
  r->next = s->next;
  s->next = r;
}


如下所示的代码顺序不能发生改变,否则会出现无法和后面的节点;

r->next = s->next;
s->next = r;

完整代码如下:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef struct LNode {
  int data;
  struct LNode* next;
}*LinkNode;
//初始化
void InistLinkNode(LinkNode& L) {
  L = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));//分配头结点
  L->next = NULL;
}
//头插法
void InsertLinkNode(LinkNode& L) {
  LNode* s;
  int x,Length;
  printf("请输入你要插入的元素个数:");
  scanf("%d", &Length);
  printf("请输入你要插入的元素:\n");
  for (int j = 0; j < Length; j++) {
    s = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));
    scanf("%d", &x);
    s->data = x;
    s->next = L->next;
    L->next = s;
  }
} 
//尾插法
void TailInsertLinkNode(LinkNode& L) {
  LNode* s,*r;
  int x,Length;
  r = L;
  printf("请输入你要插入的元素个数:");
  scanf("%d", &Length);
  printf("请输入你要插入的元素:\n");
  for (int j = 0; j < Length; j++) {
    s = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));
    scanf("%d", &x);
    s->data = x;
    r->next = s;
    r = s;
  }
  printf("\n");
  r->next = NULL;
}
//输出单链表
void PrintLinkNode(LinkNode& L)
{
  LNode* s=L->next;
  printf("单链表元素如下:\n");
  while (s != NULL) {
    printf("%d", s->data);
    s =s->next;
  }
  printf("\n");
}
//求线性表长度
void lengthLinkNode(LinkNode& L)
{
  LNode* s = L->next;
  int n=0;
  while (s != NULL) {
    n++;
    s = s->next;
  }
  printf("单链表长度为:%d",n);
  printf("\n");
}
//取第i个元素
void GetElemLinkNode(LinkNode& L) {
  printf("请输入你要查找的元素位序:\n");
  int i, j = 0;
  LNode* s=L;
  scanf("%d", &i);
  while (j < i && s != NULL) {
    j++;
    s = s->next;
  }
  if (s == NULL) {
    printf("不存在我们要查找的元素!");
  }
  else {
    printf("元素位序为%d的元素是%d",i, s->data);
  }
  printf("\n");
}
//删除第i个元素
void DeleteLinkNode(LinkNode& L) {
  int x, j = 0,e;
  printf("请输入你要删除的元素位序:\n");
  scanf("%d", &x);
  LNode*p = L;
  while (p != NULL && j < x - 1) {
    p = p->next;
    j++;
  }
  if (p == NULL)
  {
    printf("不存在我们要删除的元素!");
  }
  if (p->next == NULL)
  {
    printf("不存在我们要删除的元素!");
  }
  LNode* q = p->next;
  e = q->data;
  p->next = q->next;
  free(q);
}
//在第i个位置插入
void IncreaseLinkNode(LinkNode& L) {
  printf("请输入你要插入的元素和位序:(元素和位序之间用逗号隔开)\n");
  int x, j = 0, e;
  scanf("%d,%d",&e, &x);
  LNode* s = L, * r= (LNode*)malloc(sizeof(LNode));
  while (j < x-1  && s != NULL) {
    j++;
    s = s->next;
  }
  r->data = e;
  r->next = s->next;
  s->next = r;
}
//查找位序
void SearchLinkNode(LinkNode &L) {
  int x,j=1;
  LNode* p=L->next;
  printf("请输入你要查找的元素:\n");
  scanf("%d", &x);
  while (p != NULL && p->data != x) {
    p = p->next;
    j++;
  }
  if (p == NULL) {
    printf("您要查找的元素不存在!");
  }
  else {
    printf("你要查找的元素%d的位序为%d", x, j);
  }
}
int main() {
  LinkNode L;
  InistLinkNode(L);
  /*InsertLinkNode(L);*/
  TailInsertLinkNode(L);
  PrintLinkNode(L);
  lengthLinkNode(L);
  GetElemLinkNode(L);
  IncreaseLinkNode(L);
  PrintLinkNode(L);
  DeleteLinkNode(L);
  PrintLinkNode( L);
  SearchLinkNode(L);
}

输出:


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