数据结构模版----单链表SimpleLinkList[带头结点&&面向对象设计思想](C语言实现)-阿里云开发者社区

链表中的数据是以节点来表示的，每个结点的构成：元素(数据元素的映象) + 指针(指示后继元素存储位置)，元素就是存储数据的存储单元，指针就是连接每个结点的地址数据。以“结点的序列”表示线性表称作线性链表（单链表）

单链表是链式存取的结构，为找第 i 个数据元素，必须先找到第 i-1 个数据元素。

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#include <assert.h>
//#define DEBUG // 调试插桩信息宏
/// 版本V0.0.2更新
/// ①将InsertNode重新实现为两个函数
// 将数据data插入链表的第position个位置
// LinkListNode* InsertNode(LinkList *list, int position, ElemType data)
// 将数据data插入链表的pNode结点的下一个位置个位置
// LinkListNode* AddNode(LinkList *list, LinkListNode *prevNode, ElemType data)
/// ②将DelNode重新实现为三个函数
// 删除链表list中第position个指针
// ElemType DeleteNode(LinkList *list, int position)
// 删除链表list中prevNode结点之后的指针个指针
// ElemType SubNode(LinkListNode *prevNode)
// 删除链表list中currNode指针所指向的那个结点
// ElemType DeleteCurrNode(LinkList *list, LinkListNode *currNode)
/// ③将FindNode重新实现为三个函数
// 查找到链表list中第position个结点
// LinkListNode* FindPosNode(LinkList *list, int position);
// 在链表list中找到currNode的前一个结点
// LinkListNode *FindPrevNode(LinkList *list, LinkListNode *currNode);
// 判断结点node指向的区域是不是链表中的结点
// int IsNodeInList(LinkList *list, LinkListNode *node);
///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
///
/// 带头结点的单链表结构体
///
///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
typedef int ElemType; // 自定义数据类型
//typedef struct LinkListNode* PLinkListNode; // 链表结点指针域
// 链表结点数据域
typedef struct LinkListNode
{
ElemType m_data; // 数据域
struct LinkListNode *m_next; // 指针域
}LinkListNode;
// 带头结点的单项链表
typedef struct LinkList
{
LinkListNode *m_head; // 链表头结点
int m_length; // 单链表数据结点个数指针域
}LinkList;
///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
///
/// 创建和初始化单链表
///
/// 创建 LinkList* CreatLinkList(void)
/// 初始化 void InitLinkList(LinkList *list)
///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/**
LinkList* CreatLinkList(void)
参数
list : 指向一个链表指针，此处传入表头地址
返回值
若成功返回创建好的单链表的指针
功能
开辟一个单链表数据结构，并初始化头结点，然后将创建好的单链表指针返回
注意
使用CreateLinkList创建的单链表，需要用DestroyLinkList来销毁
以免发生内存泄漏
*/
LinkList* CreateLinkList(void)
{
LinkList *list = NULL;
if((list = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList))) == NULL) // 开辟单链表的空间
{ // 开辟失败
fprintf(stderr, "not enough memory when CREATE LIST...\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
InitLinkList(list); // 初始化单链表
return list;
}
/**
void InitLinkList(LinkList *list)
参数
list : 指向一个链表指针，此处传入表头地址
返回值
无
功能
初始化单链表，执行以下操作
①开辟头结点的空间 ②进行必要的初始化[头结点的初始化和单链表结点数目的初始化]
注意
使用InitLinkList初始化的单链表(初始化时malloc了头结点m_head的空间)
而使用用FinitLinkList来进行后处理(后处理时free了头结点的m_head空间)
以免发生内存泄漏
*/
void InitLinkList(LinkList *list)
{
if((list->m_head = malloc(sizeof(LinkListNode))) == NULL) // 为头结点开辟空间
{ // 开辟失败
fprintf(stderr, "not enough memory when MALLOC HEAD...");
exit(EXIT_FAILURE);
}
list->m_head->m_next = NULL; // 初始化只有头结点
list->m_head->m_data = 0; // 数据元素个数为0
list->m_length = 0; // 数据元素个数为0
}
///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
///
/// 销毁以及后处理单链表
///
/// 销毁用CreateLinkList创建的单链表
/// void DestroyLinkList(LinkList *list)
///
/// 后处理单链表，
/// void FinitLinkList(LinkList *list)
///
/// 清空单链表中的所有元素
/// void ClearLinkList(LinkList *list)
///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/**
void DestroyLinkList(LinkList *list)
参数
list : 指向一个链表指针，此处传入表头地址
返回值
无
功能
销毁用CreateLinkList创建的单链表，执行以下操作
①清空单链表 ②释放头结点 ③释放单链表
注意
使用CreateLinkList创建的单链表，需要用DestroyLinkList来销毁
以免发生内存泄漏
*/
LinkList* DestroyLinkList(LinkList *list)
{
ClearLinkList(list); // 清空链表
FinitLinkList(list); // 销毁头结点
if(list != NULL) // 销毁链表的空间
{
free(list);
list = NULL;
}
}
/**
void FinitLinkList(LinkList *list)
参数
list : 指向一个链表指针，此处传入表头地址
返回值
无
功能
后处理单链表，执行以下操作
①开辟头结点的空间 ②进行必要的初始化[头结点的初始化和单链表结点数目的初始化]
注意
使用InitLinkList初始化的单链表(初始化时malloc了头结点m_head的空间)
而使用用FinitLinkList来进行后处理(后处理时free了头结点的m_head空间)
以免发生内存泄漏
*/
void FinitLinkList(LinkList *list)
{
assert(list->m_head->m_next == NULL); // 后处理指针针对空链表
// assert(list->m_length == 0);
if(list->m_head != NULL) // 如果此时头结点空间未被销毁
{
free(list->m_head);
list->m_head = NULL;
list->m_length = -1; // 未经初始化的单链表元素个数记为-1
}
}
/**
void ClearLinkList(LinkList *list)
参数
list : 指向一个链表指针，此处传入表头地址
返回值
无
功能
清空单链表中的所有元素
*/
void ClearLinkList(LinkList *list)
{
while(list->m_head->m_next != NULL)
{
DeleteNode(list, 0);
}
}
///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
///
/// 查找函数
///
/// 查找到链表list中第position个结点
/// LinkListNode* FindPosNode(LinkList *list, int position)
///
/// 在链表list中找到currNode的前一个结点
/// LinkListNode *FindPrevNode(LinkList *list, LinkListNode *currNode)
///
/// 判断结点node指向的区域是不是链表中的结点
/// int IsNodeInList(LinkList *list, LinkListNode *node)
///
/// 找到数据域为data的结点首次出现的位置并返回结点信息
/// LinkListNode* FindNodeData(LinkList *list, ElemType data, int *position)
///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/**
LinkListNode* FindPosNode(LinkList *list, int position)
参数
list : 指向一个链表指针，此处传入表头地址
positon : 带查找的链表指针的位置
返回值
若成功返回指向待查找结点的指针
若失败返回NULL
功能
查找到链表list中第position个结点
*/
LinkListNode* FindPosNode(LinkList *list, int position)
{
assert(list != NULL); // 链表不能为空
assert(position >= -1 && position < list->m_length); // 插入的w位置只能在[-1~length]
LinkListNode *pNode = list->m_head;
int pos = -1;
while(pNode != NULL && pos < position) // 遍历单链表，找到第position个结点的位置
{
pNode = pNode->m_next;
pos++;
}
if(pNode == NULL || pos < position)
{
return NULL;
}
else
{
#ifdef DEBUG
printf("Find the %d point SUCCESS...[%p]\n", position, pNode);
#endif // DEBUG
return pNode;
}
}
/**
LinkListNode *FindPrevNode(LinkList *list, LinkListNode *currNode);
参数
list : 指向一个链表指针，此处传入表头地址
currNode : 待查找的链表指针的位置
返回值
若成功返回指向待查找结点的指针
若失败返回NULL
功能
在链表list中找到currNode的前一个结点
*/
LinkListNode *FindPrevNode(LinkList *list, LinkListNode *currNode)
{
assert(list != NULL);
assert(currNode != NULL);
LinkListNode *pNode = list->m_head;
while(pNode->m_next != NULL && pNode->m_next != currNode)
{
pNode = pNode->m_next;
}
if(pNode->m_next == currNode) // 查找成功
{
return pNode;
}
else // 查找失败
{
return NULL;
}
}
/**
int IsNodeInList(LinkList *list, LinkListNode *node)
参数
list : 指向一个链表指针，此处传入表头地址
node : 指向待查找的结点的指针
返回值
若成功返回结点node在链表中的位置
若失败返回-1
功能
判断结点node指向的区域是不是链表中的结点
*/
int IsNodeInList(LinkList *list, LinkListNode *node)
{
assert(list != NULL); // 链表不能为空 assert(Node != NULL); // 待查找的指针不能为空
LinkListNode *pNode = list->m_head;
int pos = -1;
while(pNode != NULL && pNode != node) // 遍历单链表，找到第position个结点的位置
{
pNode = pNode->m_next;
pos++;
}
if(pNode == NULL)
{ // 查找成功
return -1;
}
else
{ // 查找失败
#ifdef DEBUG
printf("Find the [%p] point in the first %d pointer of the list...\n", fNode, pos);
#endif // DEBUG
return pos;
}
}
/**
LinkListNode* FindData(LinkList *list, ElemType data, , int *position)
参数
list : 指向一个链表指针，此处传入表头地址
data : 待查找的结点的数据信息
返回值
若成功返回结点node在链表中的位置
若失败返回-1
功能
找到数据域为data的结点首次出现的位置并返回结点信息
*/
LinkListNode* FindNodeData(LinkList *list, ElemType data, int *position)
{
LinkListNode *node = list->m_head->m_next;
int pos = 0;
while(node != NULL && node->m_data != data)
{
node = node->m_next;
pos++;
}
*position = pos; // 将出现的位置传递回去
return node; // 返回结点的信息
}
///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
///
/// 插入函数
///
/// 将数据data插入链表的prevNode结点的下一个位置个位置
/// LinkListNode *AddNode(LinkList *list, LinkListNode *prevNode, ElemType data)
///
/// 将数据data插入链表的第position个位置
/// LinkListNode *InsertNode(LinkList *list, int position, ElemType data)
///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/**
LinkListNode* AddNode(LinkList *list, LinkListNode *prevNode, ElemType data);
参数
list : 指向一个链表指针，此处传入表头地址
prevNode : 待插入位置的前一个结点
data : 待插入结点的数据
返回值
无
功能
将数据data插入链表的prevNode结点的下一个位置个位置
*/
LinkListNode *AddNode(LinkList *list, LinkListNode *prevNode, ElemType data)
{
assert(prevNode != NULL); // 插入点不能是空指针
LinkListNode *newNode = NULL;
if((newNode = (LinkListNode *)malloc(sizeof(LinkListNode))) == NULL) // 为新结点开辟空间
{ // 开辟新结点失败
fprintf(stderr, "not enough memeory\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
//else
//{
// 开辟新结点成功
newNode->m_data = data;
newNode->m_next = NULL;
// 将指针newNode连接在pNode的后面
newNode->m_next = prevNode->m_next;
prevNode->m_next = newNode;
list->m_length++; // 结点数目增加一个
list->m_head->m_data++; // 头结点的数据域同样存储着结点总数
//}
#ifdef DEBUG
printf("The new node is inserted after point pointer[%p]\n", pNode);
#endif // DEBUG
return newNode;
}
/**
void InsertNode(LinkList *list, int position, ElemType data)
参数
list : 指向一个链表指针，此处传入表头地址
positon : 待插入结点的位置
data : 待插入结点的数据
返回值
无
功能
将数据data插入链表的第position个位置
*/
LinkListNode *InsertNode(LinkList *list, int position, ElemType data)
{
assert(list != NULL);
assert(position >=0 && position < list->m_length + 1);
LinkListNode *prevNode = FindPosNode(list, position - 1); // 找到待插入位置的前一个结点
LinkListNode *newNode = NULL;
// 下面调用InsertPointNode直接将结点插入到pNode结点后面
if((newNode = AddNode(list, prevNode, data)) != NULL) // 将新的结点插入到待插入前一个指针的后面
{ // 插入成功
return newNode; // 返回新插入的结点
#ifdef DEBUG
printf("Insert the value %d into list at position %d...\n", data, position);
#endif // DEBUG
}
else
{
return NULL; // 插入失败返回NULL
}
// // 以可以使用下面的代码
// if((newNode = (LinkListNode *)malloc(sizeof(LinkListNode))) == NULL) // 为新结点开辟空间
// { // 开辟新结点失败
// fprintf(stderr, "not enough memeory\n");
// exit(EXIT_FAILURE);
// }
// else
// { // 开辟新结点成功
// newNode->m_data = data;
// newNode->m_next = NULL;
//
// // 将指针newNode连接在pNode的后面
// newNode->m_next = prevNode->m_next;
// prevNode->m_next = newNode;
//
// list->m_length++; // 结点数目增加一个
// list->m_head->m_data++; // 头结点的数据域同样存储着结点总数
// }
}
///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
///
/// 删除函数
///
/// 删除链表list中prevNode结点之后的指针个指针
/// void DeleteNode(LinkList *list, int position)
///
/// 删除链表list中prevNode结点之后的指针个指针
/// ElemType SubNode(LinkList *list, LinkListNode *prevNode)
///
/// 删除链表list中prevNode结点之后的指针个指针
/// ElemType DeleteCurrNode(LinkList *list, LinkListNode *currNode)
///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/**
void DeleteNode(LinkList *list, int position)
参数
list : 指向一个链表指针，此处传入表头地址
positon : 待删除结点的位置
返回值
返回待删除结点的数据域
功能
删除链表list中prevNode结点之后的指针个指针
*/
ElemType DeleteNode(LinkList *list, int position)
{
assert(list != NULL);
assert(position >=0 && position < list->m_length);
LinkListNode *prevNode = FindPosNode(list, position - 1); // 找到第position - 1个结点
// 删除pNode的后一个结点
LinkListNode *delNode = prevNode->m_next;
ElemType delElem = delNode->m_data;
prevNode->m_next = delNode->m_next;
free(delNode);
list->m_length--; // 结点数目减少一个
list->m_head->m_data--; // 头结点的数据域同样存储着结点总数
return delNode;
}
/**
ElemType DeleteCurrNode(LinkList *list, LinkListNode *currNode);
参数
list : 指向一个链表指针，此处传入表头地址
positon : 待删除结点的位置
返回值
返回待删除结点的数据域
功能
删除链表list中prevNode结点之后的指针个指针
*/
ElemType SubNode(LinkList *list, LinkListNode *prevNode)
{
assert(list != NULL); // 链表不能为空
assert(prevNode != NULL); // 待删除结点的前一个位置不能为空
assert(IsNodeInList(list, prevNode) != -1); // 待删除位置的前一个结点必须在链表中
// 删除pNode的后一个结点
LinkListNode *delNode = prevNode->m_next;
ElemType delElem = delNode->m_data;
prevNode->m_next = delNode->m_next;
free(delNode);
list->m_length--; // 结点数目减少一个
list->m_head->m_data--; // 头结点的数据域同样存储着结点总数
return delElem;
}
/**
ElemType DeleteCurrNode(LinkList *list, LinkListNode *currNode);
参数
list : 指向一个链表指针，此处传入表头地址
positon : 待删除结点的位置
返回值
返回待删除结点的数据域
功能
删除链表list中prevNode结点之后的指针个指针
*/
ElemType DeleteCurrNode(LinkList *list, LinkListNode *currNode)
{
assert(list != NULL); // 链表不能为空
assert(currNode != NULL); // 待删除结点的前一个位置不能为空
assert(IsNodeInList(list, currNode) != -1); // 待删除的结点必须在链表中
ElemType delElem = -1; // 待删除结点的数据域
LinkListNode *delNode = NULL; // 指向将要删除的结点的指针
if(currNode->m_next != NULL) // 如果待删除结点不是最后一个结点
{
// 将currNode的后一个结点delNode作为删除结点,
delNode = currNode->m_next;
currNode->m_next = delNode->m_next; //从链表中删除delNode
// 并将delNode的数据域保存到delNode中
delElem = currNode->m_data; // delElem保存currNode的数据域
currNode->m_data = delNode->m_data; // 真正删除的结点其实是currNode下一个结点, 因此用currNode保存下一个结点的数据域
}
else // 否则待删除结点是最后一个结点
{
// 直接将最后一个结点删除即可，应该把其前一个结点的指针域赋值为空
delNode = currNode;
// 下面应该将currnNode的前一个结点的指针域赋值为空[时间复杂度O(n)]
LinkListNode *prevNode = FindPrevNode(list, currNode);
prevNode->m_next = NULL;
}
free(delNode);
list->m_length--; // 结点数目减少一个
list->m_head->m_data--; // 头结点的数据域同样存储着结点总数
return delElem;
}
///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
///
/// 其他函数
///
/// 显示单链表的信息
/// void ShowList(LinkList *list
///
/// 删除链表list中prevNode结点之后的指针个指针
/// void SetNode(LinkList *list, int position, ElemType data)
///
/// 获取单链表list第position个结点的数据域
/// ElemType GetNode(LinkList *list, int position)
///
/// 获取单链表list的长度[即元素个数]
/// int LengthLinkList(LinkList *list)
///
/// 判断当前链表是否是空链表
/// bool IsEmptyLinkList(LinkList *list)
///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/**
void ShowLinkList(LinkList *list)
参数
list : 指向一个链表指针，此处传入表头地址
返回值
无
功能
显示单链表的信息
*/
void ShowList(LinkList *list)
{
// assert(list->m_head != NULL)
if(list->m_head == NULL) // 单链表可能没有被初始化
{
fprintf(stderr, "you can't SHOW the list without the list INITLINKLIST...\n");
return ;
}
printf("there are %d data in list\n", list->m_length);
if(list->m_length == 0)
{
return ;
}
LinkListNode *pNode = list->m_head->m_next; // 从头指针开始遍历
while(pNode != NULL) //开始遍历单链表
{
printf("%d ", pNode->m_data);
pNode = pNode->m_next;
}
printf("\n");
// ElemType data;
// for(int pos = 0; pos < list->m_length; pos++)
// {
// data = GetNode(list, pos);
// printf("%d ", data);
// }
// printf("\n");
}
/**
void SetNode(LinkList *list, int position, ElemType data)
参数
list : 指向一个链表指针，此处传入表头地址
positon : 待修改的结点的数据
data : 待更正的新数据域
返回值
无
功能
修改单链表list第position个结点的数据域为data
*/
void SetNode(LinkList *list, int position, ElemType data)
{
LinkListNode *pNode = FindPosNode(list, position); // 找到单链表的第position个结点
pNode->m_data = data;
}
/**
ElemType GetNode(LinkList *list, int position
参数
list : 指向一个链表指针，此处传入表头地址
positon : 待查询的结点的位置
返回值
获取到的结点数据
功能
获取单链表list第position个结点的数据域
*/
ElemType GetNode(LinkList *list, int position)
{
LinkListNode *pNode = FindPosNode(list, position); // 找到单链表的第position个结点
return pNode->m_data;
}
/**
int LengthLinkList(LinkList *list)
参数
list : 指向一个链表指针，此处传入表头地址
positon : 待查询的结点的位置
返回值
获取到的结点数据
功能
获取单链表list的长度[即元素个数]
*/
int LengthLinkList(LinkList *list)
{
return list->m_length;
}
/**
bool IsEmptyLinkList(LinkList *list)
参数
list : 指向一个链表指针，此处传入表头地址
返回值
如果单链表是空表，返回true
否则返回false
功能
判断当前链表是否是空链表
*/
bool IsEmptyLinkList(LinkList *list)
{
return (list->m_length == 0);
// return (list->m_head->m_next == NULL);
}
#define LIST_SIZE 7
// 主函数
int main(void)
{
int pos;
printf("TEST 1...\n");
LinkList *plist = CreateLinkList( ); // 创建单链表
for(int pos = 0; pos < LIST_SIZE; pos++) // 循环向单链表中插入数据
{
InsertNode(plist, pos, pos + 1);
}
ShowList(plist); // 插入结束后显示单链表的信息
DeleteNode(plist, 0); // 删除第一个元素
ShowList(plist);
DeleteNode(plist, 1); // 删除第二个元素
ShowList(plist);
ClearLinkList(plist); // 将单链表清空
ShowList(plist);
DestroyLinkList(plist); // 将单链表销毁
plist = NULL;
printf("\n\nTEST 2...\n");
LinkList list;
InitLinkList(&list); // 初始化单链表
for(int pos = 0; pos < LIST_SIZE; pos++) // 训话向单链表中插入数据
{
InsertNode(&list, pos, pos + 1);
}
ShowList(&list); // 显示单链表
ClearLinkList(&list); // 清空单链表
// FinitLinkList(&list); // ERROR== list->m_head->m_next == NULL
ShowList(&list);
printf("\n\nTEST 3...\n");
LinkListNode *prevNode = list.m_head;
LinkListNode *addNode = NULL;
for(int pos = 0; pos < LIST_SIZE; pos++)
{
if((addNode = AddNode(&list, prevNode, pos + 1)) != NULL)
{
prevNode = addNode;
}
}
ShowList(&list);
while(IsEmptyLinkList(&list) != true) // 循环删除单链表中的数据
{
DeleteCurrNode(&list, list.m_head->m_next);
}
ShowList(&list); // 显示单链表
return EXIT_SUCCESS;
}

转载：http://blog.csdn.net/gatieme/article/details/42496989

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