单链表(动态链表)及C实现

数据随机分布在内存中的各个位置,这种存储结构称为线性表的链式存储。
由于分散存储,为了能够体现出数据元素之间的逻辑关系,每个数据元素在存储的同时,要配备一个指针,用于指向它的直接后继元素,即每一个数据元素都指向下一个数据元素(最后一个指向NULL(空))。

链表中数据元素的构成

每个元素本身由两部分组成:

1).本身的信息,称为“数据域”;
2).指向直接后继的指针,称为“指针域”。

两部分信息组成数据元素的存储结构,称之为“结点”。n个结点通过指针域相互链接,组成一个链表。

1.结构体定义

    typedef struct Link{
        char elem;//代表数据域
        struct Link * next;//代表指针域,指向直接后继元素
    }link;

2.链表创建及赋值

    link * initLink(int arr[]){
        link * p=(link*)malloc(sizeof(link));//创建一个头结点
        link * temp=p;//声明一个指针指向头结点,用于遍历链表
        //生成链表
        for (int i=1; i<arr.length; i++)  
       {
            link *a=(link*)malloc(sizeof(link));
            a->elem=arr[i];
            a->next=NULL;
            temp->next=a;
            temp=temp->next;
        }
        return p;
    }

2.链表中查找某结点

    int selectElem(link * p,int elem){
        link * t=p;
        int i=1;
        while (t->next) {
            t=t->next;
            if (t->elem==elem) {
                return i;
            }
            i++;
        }
        return -1;
    }

3.更改链表中某结点的数据

//更新函数,add 表示更改结点在链表中的位置,newElem 为新的数据域的值
link *amendElem(link * p,int add,int newElem){
    link * temp=p;
    temp=temp->next;//在遍历之前,temp指向首元结点
    //遍历到被删除结点
    for (int i=1; i<add; i++) {
        temp=temp->next;
    }
    temp->elem=newElem;
    return p;
}

4.向链表中插入结点

插入种类:
链表中插入头结点,根据插入位置的不同,分为3种:

1).插入到链表的首部,也就是头结点和首元结点中间;
2).插入到链表中间的某个位置;
3).插入到链表最末端;

插入方法:
虽然插入位置有区别,都使用相同的插入手法。分为两步:

1).将新结点的next指针指向插入位置后的结点;
2).将插入位置前的结点的next指针指向插入结点;
    link * insertElem(link * p,int elem,int add){
        link * temp=p;//创建临时结点temp
        //首先找到要插入位置的上一个结点
        for (int i=1; i<add; i++) {
            if (temp==NULL) {
                printf("插入位置无效\n");
                return p;
            }
            temp=temp->next;
        }    
        //创建插入结点c
        link * c=(link*)malloc(sizeof(link));
        c->elem=elem;
        //向链表中插入结点
        c->next=temp->next;
        temp->next=c;
        return  p;
    }

5.从链表中删除节点

删除方法:
当需要从链表中删除某个结点时,需要进行两步操作:

1).将结点从链表中摘下来;
2).手动释放掉结点,回收被结点占用的内存空间;

使用malloc函数申请的空间,一定要注意手动free掉。否则在程序运行的整个过程中,申请的内存空间不会自己释放(只有当整个程序运行完了以后,这块内存才会被回收),造成内存泄漏.

    link * delElem(link * p,int add){
        link * temp=p;
        //temp指向被删除结点的上一个结点
        for (int i=1; i<add; i++) {
            temp=temp->next;
        }
        link * del=temp->next;//单独设置一个指针指向被删除结点,以防丢失
        temp->next=temp->next->next;//删除某个结点的方法就是更改前一个结点的指针域
        free(del);//手动释放该结点,防止内存泄漏
        return p;
    }

完整代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define linksize 6

typedef struct Link{
    int elem;
    struct Link *next;
}link;

link *initLink();
//生成链表
link *insertElem(link *p,int elem,int add);
//链表插入函数:p为链表,elem为插入元素,add为插入位置
link *delElem(link *p,int add);
//链表删除函数:p为链表,add为删除位置
int selectElem(link *p,int elem);
//链表元素查找函数:p为链表,elem为将要查的元素,函数返回值为该元素所在位置
link *amendElem(link * p,int add,int newElem);
//更新结点的函数,newElem为新的数据域的值
void dispLink(link *p);
//输出链表所有元素

link *initLink()
{
    link *p=(link*)malloc(sizeof(link));//创建一个头节点
    link *temp=p;//声明一个指针指向头结点,用于遍历链表
    //生成链表
    int i;
    for(i=0;i<linksize;i++)
    {
        link *a=(link*)malloc(sizeof(link));
        a->elem=i+1;//元素赋值
        a->next=NULL;//可选
        temp->next=a;//与前一个节点链接
        temp=temp->next;//temp节点后移,为增加下个节点做准备
    }
    return p;
}

link *insertElem(link *p,int elem,int add)
{
    link *temp=p;//创建临时节点
    int i;
    //找到插入位置的前一个节点
    for(i=1;i<add;i++)
    {
        if(temp==NULL)
        {
            printf("插入位置无效.\n");
            return p;
        }
        temp=temp->next;
    }
    //创建插入节点
    link *c=(link*)malloc(sizeof(link));
    c->elem=elem;
    //向链表插入节点
    c->next=temp->next;
    temp->next=c;
    return p;
}

link *delElem(link *p,int add)
{
    link *temp=p;
    //找到删除位置的前一个节点
    int i;
    for(i=1;i<add;i++)
    {
        temp=temp->next;
    }
    link *del=temp->next;//存放删除节点的数据
    temp->next=temp->next->next;//删除节点
    free(del);
    return p;
}
int selectElem(link *p,int elem)
{
    link *k=p;
    int i=0;
    while(k->next)
    {
        k=k->next;
        if(k->elem==elem)
        {
            return i;

        }
        i++;
    }
    return -1;
}

link *amendElem(link *p,int add,int newElem)
{
    link *temp=p;
    temp=temp->next;//temp指向首节点
    //temp指向删除节点
    int i;
    for(i=0;i<add;i++)
    {
        temp=temp->next;
    }
    temp->elem=newElem;
    return p;
}

void dispLink(link *p)
{
    link *temp=p;
    while(temp->next)
    {
        //注意头节点哦
        temp=temp->next;
        printf("%d",temp->elem);
    }
}

void main()
{
    //初始化链表
    printf("初始化链表为:");
    link *p=initLink();
    dispLink(p);

    printf("\n在第4位置插入元素6:");
    p=insertElem(p,6,4);
    dispLink(p);

    printf("\n删除元素3:");
    p=delElem(p,3);
    dispLink(p);

    printf("\n查找元素值为2的位置:");
    int address=selectElem(p,2);
    if(address==-1)
        printf("\n无此元素。");
    else
        printf("目标元素位置:%d",address);
    printf("\n更改第3位元素为7:");
    p=amendElem(p,3,7);
    dispLink(p);
}

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