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【数据结构】链表(C语言实现)

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在经过数组基本知识的学习后,我们知道数组可以用来存放一组数据

但是数组的个数是固定的,如果我们想动态改变这组数据,通过数组就十分麻烦

基于结构体的知识基础上,本文将介绍一种新的数据结构——链表


链表的增删改查功能完整组件化封装


链表 目录

  • 链表的基本概念
    • 步骤:
  • 添加:
  • 插入:
  • 删除:
    • 1.按下标删除
    • 2.按数据删除
  • 查找
    • 1.按下标查找返回数据
    • 2.按数据查找返回下标

链表的基本概念

根据数组长度固定的特点,我们可以将数组比作货车,货车装满了数据,添加数据只能再装一辆货车(定义一个新数组),修改数据还要删除某些已有数据,太具有局限性。

从长度固定的角度出发,我们需要一个不是长度固定,还能存放一组数据的“数据类型”,就是链表

如果说数组是货车,那链表就是火车,它可以随意地在一组数据的末端添加新数据,还可以在中间添加删除等,非常灵活,那么链表是如何定义的呢?

链表通过结构体指针实现。通常需要定义一个表示链表节点的结构体,包含两个成员:数据指向下一个节点的指针

一个链表节点的结构体定义例如:

定义节点时同时定义节点的指针,在后续堆区创建、链表遍历等都会用到
typedef struct node			//使用typedef简化命名
{int data;	//数据struct node* next;//下一个节点的 结构体指针
} Node,* P_NODE,*PNode;	//节点指针

一个链表是由多个结点连接组成,链表中的第一个节点称为头节点,最后一个节点称为尾节点

头节点通常用一个指针来保存,指向链表的第一个节点。如果链表为空,则头指针为NULL

在定义好节点的结构体后,创建一个(静态)链表的过程为:

步骤:

1.声明一个头节点,一般头节点不存贮数据

	Node header = { -1,NULL };

2.创建几个节点变量: 栈区 或 堆区

	Node n1 = { 0,NULL };Node n2 = { 6,NULL };Node n3 = { 2,NULL };Node n4 = { 2,NULL };

	P_NODE newNode = malloc(sizeof(Node));	//记得free

(堆区知识:堆区详解)

  1. 链接所有节点
	header.next= &n1;n1.next = &n2;n2.next = &n3;n3.next = &n4;n4.next = newNode;	//已经是结构体指针类型,不需要再取地址newNode->next = NULL;
  1. 遍历链表
//Node* p;P_NODE p= header.next;while (p!=NULL){printf("%d ", p->data);p=p->next;}free(newNode);

在这里插入图片描述

添加:

我们可以将添加节点封装为函数:

PNode create(int data)
{PNode newNode = (PNode)malloc(sizeof(NODE));newNode->data = data;newNode->next = NULL;return newNode;
}

在链表上添加数据,定义一个add函数,分为一开始链表为空和不为空两种情况

void add(PNode node)
{if (header == NULL){header = ender = node;}else{ender->next = node;ender=node;}}

然后先调用create函数创建节点,再使用add添加到链表: add(create(添加的数据));
在这里插入图片描述

插入:

理想的在后面插入数据

void insert_behind(int index, PNode node)
{PNode p = header;for (int i = 0; i < index; i++){p = p->next;}//保留p的下一个PNode q = p->next;node->next = q;p->next = node;
}

然后先调用create创建插入的节点,通过插入的下标插入到链表中:
在这里插入图片描述

删除:

1.按下标删除

现只考虑理想的中间删除,不考虑删头删尾:

void remove_index(int index)
{PNode p = header;PNode q;for (int i = 0; i < index; i++){q = p;p = p->next;}PNode m = p->next;q->next = m;free(p);
}

在这里插入图片描述

2.按数据删除

void remove_data(int data)
{PNode p = header;PNode q;while (p->data != data){q = p;p = p->next;}PNode m = p->next;q->next = m;free(p);}

在这里插入图片描述

查找

先写一个得到链表长度的函数:

int size()
{PNode p = header;int i=0;while (p!=NULL){i++;p = p->next;}return i;
}

在这里插入图片描述

1.按下标查找返回数据

int get(int index)
{PNode p = header;for (int i = 0; i < index; i++){p = p->next;}return p->data;
}

在这里插入图片描述

2.按数据查找返回下标

int indexOf(int data)
{int index=0;PNode p = header;while (p->data != data){index++;p = p->next;}return index;
}

在这里插入图片描述


本文全部代码(供自己调试查看):

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>typedef struct node
{int data;				//数据struct node *next;		//结构体指针
}NODE,*PNode;PNode create(int data);
void add(PNode node);void insert_behind(int index, PNode node);void remove_index(int index);
void remove_data(int data);int size();
int get(int index);
int indexOf(int data);PNode header = NULL;	//头尾结点的位置
PNode ender = NULL;int main()
{add(create(1));add(create(2));add(create(3));add(create(4));insert_behind(2, create(9));//remove_index(1);remove_data(9);printf("%d\n", indexOf(4));return 0;
}PNode create(int data)
{PNode newNode = (PNode)malloc(sizeof(NODE));newNode->data = data;newNode->next = NULL;return newNode;
}void add(PNode node)
{if (header == NULL){header = ender = node;}else{ender->next = node;ender=node;}}/*理想的在后面插入数据*/
void insert_behind(int index, PNode node)
{PNode p = header;for (int i = 0; i < index; i++){p = p->next;}//保留p的下一个PNode q = p->next;node->next = q;p->next = node;
}void remove_index(int index)
{PNode p = header;PNode q;for (int i = 0; i < index; i++){q = p;p = p->next;}PNode m = p->next;q->next = m;free(p);
}void remove_data(int data)
{PNode p = header;PNode q;while (p->data != data){q = p;p = p->next;}PNode m = p->next;q->next = m;free(p);}int size()
{PNode p = header;int i=0;while (p!=NULL){i++;p = p->next;}return i;
}int get(int index)
{PNode p = header;for (int i = 0; i < index; i++){p = p->next;}return p->data;
}int indexOf(int data)
{int index=0;PNode p = header;while (p->data != data){index++;p = p->next;}return index;
}

至此,对于一个静态链表的增删改查就结束了

链表的增删改查完整功能:链表增删改查组件化封装


在这里插入图片描述

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