数据结构—单向链表（详解）

一、链表基础

链表是一种常见的数据结构，其中运用到了结构体指针，链表可以实现动态存储分配，换而言之，链表是一个功能强大的数组，可以在某个节点定义多种数据类型，可以实现任意的添加，删除，插入节点等。链表分为两类，一种是有头节点的链表，另一种是无头节点的链表。头节点没有数据域的，其他每个节点都有两部分，一是数据域，二是指针域。下面对单向链表进行详细介绍。
操作包括：链表的创建、修改、删除、插入等。最后以一个在嵌入式的应用结束。

1、有头结点的单向链表

1、链表定义

typedef struct node_st
{datatype data;struct node_st *next;
}list;

2、链表创建

/*** @brief  链表的创建* @param  无* @retval 返回创建成功的链表首地址*/
list* list_creat()
{/*创建一个带头节点的单链表*/list *me;/*分配内存空间*/me = malloc(sizeof(*me));if (me == NULL)return NULL;/*数据域不管,指针域设置为空指针*/me->next = NULL;return me;
}

3、链表插入

链表插入是找到待插入节点位置的前驱结点

/*** @brief  链表的位置插入* @param  链表名称,插入位置,插入数据* @retval 返回0表示插入成功*/
int list_insert_at(list *me,int i,datatype *data)
{int j = 0;/*创建一个链表,存放me*/list *node = me,*newnode;/*如果插入位置小于0,返回错误*/if (i<0)return -1;/*node指针一个个向后找,直到找到了某一个节点*/while (j<i&& node != NULL){node = node->next;j++;}/*如果node指针不为空，表示找到一个有效位置作为插入,获得的是待插入位置的前驱节点*//*单向链表只能单向移动,找不到后继节点的前驱指针*/if (node){newnode = malloc(sizeof(*newnode));if (newnode == NULL)return -2;/*使用新的newnode存放需要插入的数据*/newnode->data = *data;/*首先设置指针为空*/newnode->next = NULL;/*新节点的next指针等于旧节点的next指针（旧节点的后继节点）*/newnode->next = node->next;/*旧节点的next指向新节点的本身*/node->next = newnode;return 0;   }/*表示第i个位置是不合法的*/elsereturn -3;
}

4、链表遍历

/*** @brief  链表的遍历* @param  链表指针* @retval 返回为空*/
void list_display(list*me)
{list *node = me->next;/*如果链表为空,返回*/if(list_isempty(me) == 0){return;}/*链表不为空,打印链表数据*/while (node!=NULL){printf("%d ",node->data);node = node->next;}printf("\n");return ;
}

5、链表顺序插入

链表插入是找到待插入节点位置的前驱结点

/*** @brief  链表的顺序插入* @param  链表指针,待插入数据* @retval 返回插入状态*/
int list_order_insert(list *me,datatype *data)
{list *p = me,*q;/*p插入节点的前驱位置*/while (p->next && p->next->data<*data)/*继续向后移动*/p = p->next;/*申请内存空间*/q = malloc(sizeof(*q));if (q == NULL)return -1;/*存放数据*/q->data = *data;/*插入数据*/q->next = p->next;/*插入成功*/p->next = q;return 0;
}

6、链表指定位置删除

指定位置删除是找到待删除节点位置的前驱结点

/*** @brief  链表的位置删除* @param  链表指针,待删除位置,待删除数据* @retval 返回删除状态*/
int list_delete_at(list*me,int i,datatype *data)
{int j = 0;list *p = me,*q;/*初始化设置数据为-1,观察返回值的状态*/*data = -1;/*删除位置错误*/if (i<0){return -1;}/*当j<i,并且p不为空,一直向后找*/ while (j<i&&p){p = p->next;j++;}/*当指针p不为空,表示找到了*/if (p){/* q指向p的后继节点 */q = p->next;/* p的后继节点指向q的后继节点 */p->next = q->next;*data = q->data;/*释放指针q*/free(q);q = NULL;return 0;}/*表示没有找到*/else{return -2;}
}

7、链表的数据删除

删除是找到待删除节点位置的前驱结点

/*** @brief  链表的数据删除* @param  链表指针,待删除数据* @retval 返回删除状态*/
int list_delete(list *me,datatype *data)
{list *p = me,*q;/*一直寻找需要删除的数据,知道找到为止*/while (p->next && p->next->data != *data){p=p->next;}if (p->next == NULL )return -1;else{/*保存p的后继节点*/q = p->next;/*p的后继节点保存q的后继节点*/p->next = q->next;/*释放q*/free(q);q = NULL;}}

8、判断链表是否为空

/*** @brief  判断链表释放为空* @param  链表指针* @retval 返回删除状态,0为空,1非空*/
int list_isempty(list *me)
{if (me->next == NULL)    return 0;return 1;
}

9、链表的销毁

/*** @brief  链表的销毁* @param  链表指针* @retval 空*/
void list_destory(list *me)
{list *node,*next;/* node 指向 me的后继节点,逐个释放node */for(node = me->next;node!=NULL;node = next){next = node->next;free(node);}free(me);return;
}

10、初始化有头链表示例

/*链表的创建*/list *l;int i,err;datatype arr[] = {12,9,23,2,34,6,45};l = list_creat();if (l == NULL){exit(1);}/*链表的初始化*/for (i = 0; i < sizeof(arr)/sizeof(*arr); i++){if(list_order_insert(l,&arr[i]))//if(list_insert_at(l,0,&arr[i]))exit(1);}

2、无头结点的单向链表

1、链表插入

/*** @brief  链表插入* @param  待插入数据* @retval 插入状态*/
/*二级指针传参*/
int list_insert(struct node_st **list,struct score_st *data)
{struct node_st *new;/* 开辟内存空间并且判断*/new = malloc(sizeof(*new));if (new == NULL)return -1;/*新节点的数据保存*/new->data = *data;new->next = NULL;/*找到并且保存list的指针*/new->next = *list;/* list 就是新节点 */*list = new;return 0;
}

2、链表删除

/*** @brief  链表删除第一个有效节点* @param  链表指针* @retval 删除状态*/
int list_delete(struct node_st **list)
{struct node_st *cur;if (*list == NULL)return -1;/*保存当前节点*/cur = *list;/*当前节点指向下一个节点*/*list = (*list)->next;   free(cur);return 0;
}

3、链表查找

/*** @brief  链表查找* @param  链表,位置* @retval 链表指针*/
struct score_st *list_find(struct node_st*list,int id)
{struct node_st *cur;/*循环查找,查看是否找到*/for (cur  = list; cur != NULL;cur = cur->next){/*如果找到id*/if(cur->data.id == id)return &cur->data;}/*没有找到id,返回NULL*/return NULL;
}

4、链表销毁

/*** @brief  链表销毁* @param  链表指针* @retval 无*/
void list_destory(struct node_st* list)
{struct node_st *cur;if (list == NULL)return;/*逐个释放*/for (cur = list;cur!= NULL;cur = list){list = cur->next;free(cur);}
}

5、初始化无头链表示例

/*定义数据结构*/
struct score_st
{int id;char name[NAMESIZE];int math;int chinese;
};struct  node_st
{struct score_st data;struct node_st *next;
};/*初始化无头链表*/for ( i = 0; i < 7; i++){tmp.id = i;snprintf(tmp.name,NAMESIZE,"std %d",i);tmp.math = rand()%100;tmp.chinese = rand()%100;ret = list_insert(&list,&tmp);  if (ret != 0)exit(1);}

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