C语言单链表实现方法详解

2024-12-05 13:09:35

本文实例讲述了C语言单链表实现方法。分享给大家供大家参考，具体如下：

slist.h

#ifndef __SLIST_H__
#define __SLIST_H__
#include<cstdio>
#include<malloc.h>
#include<assert.h>
typedef int ElemType;
typedef struct Node { //定义单链表中的结点信息
  ElemType data; //结点的数据域
  struct Node *next; //结点的指针域
}Node,*PNode;
typedef struct List { //定义单链表的链表信息
  PNode first; //first指向单链表中的第一个结点
  PNode last; //last指向单链表中的最后一个结点
  size_t size; //记录单链表中的结点个数
}List;
void InitList(List *list);//初始化单链表
void push_back(List *list, ElemType x);//在单链表的末尾插入元素
void push_front(List *list, ElemType x);//在单链表的头部插入元素
void show_list(List *list);//打印单链表
void pop_back(List *list);//删除单链表的最后一个元素
void pop_front(List *list);//删除单链表的第一个元素
void insert_val(List *list, ElemType val);//将数据元素插入到单链表中（要求此时单链表中的数据元素顺序排列）
Node* find(List *list, ElemType x);//查找单链表中数据值为x的结点
int length(List *list);//求单链表的长度
void delete_val(List *list, ElemType x);//按值删除单链表中的某个数据元素
void sort(List *list);//对单链表进行排序
void reverse(List *list);//逆置单链表
void clear(List *list);//清除单链表
void destroy(List *list);//摧毁单链表
#endif //__SLIST_H__

slist.cpp

#include"slist.h"
void InitList(List *list) {
  list->first = list->last = (Node*)malloc(sizeof(Node)); //头结点
  assert(list->first != NULL);
  list->first->next = NULL;
  list->size = 0;
}
void push_back(List *list, ElemType x) {
  //step 1：创建一个新的结点
  Node *s = (Node*)malloc(sizeof(Node));
  assert(s != NULL);
  s->data = x;
  s->next = NULL;
  //step 2：将新结点插入单链表的表尾
  list->last->next = s;
  list->last = s;
  //step 3：更新单链表的长度
  list->size++;
}
void push_front(List *list, ElemType x) {
  //step 1：创建一个新的结点
  Node *s = (Node*)malloc(sizeof(Node));
  assert(s != NULL);
  s->data = x;
  s->next = NULL;
  //step 2：将新结点插入单链表的表头
  s->next = list->first->next;
  list->first->next = s;
  //step 3：判断插入的结点是否是单链表的第一个结点，若是更新链表的尾指针
  if (list->size == 0)
    list->last = s;
  //step 4：更新单链表的长度
  list->size++;
}
void show_list(List *list) {
  //step 1：指针p指向单链表的第一个结点
  Node *p = list->first->next;
  //step 2：循环打印结点的信息
  while (p != NULL) {
    printf("%d->", p->data);
    p = p->next;
  }
  printf("Nul.\n");
}
void pop_back(List *list) {
  //step 1：判断单链表是否为空
  if (list->size == 0) return;
  //step 2：定义指针p使其指向目标结点的前一个结点
  Node *p = list->first;//从头结点开始
  while (p->next != list->last)
    p = p->next;
  //step 3：删除目标结点
  free(list->last);
  list->last = p;
  list->last->next = NULL;
  //step 4：更新单链表的长度
  list->size--;
}
void pop_front(List *list) {
  //step 1：判断单链表是否为空
  if (list->size == 0) return;
  //step 2：定义指针p使其指向目标结点的前一个结点
  Node *p = list->first->next;
  //step 3：删除目标结点
  list->first->next = p->next;
  free(p);
  //step 4：判断删除的结点是否是单链表的最后一个结点，若是则更新单链表的尾指针
  if (list->size == 1)
    list->last = list->first;
  //step 4：更新单链表的长度
  list->size--;
}
void insert_val(List *list, ElemType x) {
  //step 1：创建一个新的结点
  Node *s = (Node*)malloc(sizeof(Node));
  assert(s != NULL);
  s->data = x;
  s->next = NULL;
  //step 2：定义指针p使其指向待插入位置的前一个结点
  Node *p = list->first;//从头结点开始
  while (p->next != NULL && p->next->data < s->data)
    p = p->next;
  //step 3：判断结点的待插入位置是否是表尾，若是则更新单链表的尾指针
  if (p->next == NULL)
    list->last = s;
  //step 4：插入结点
  s->next = p->next;
  p->next = s;
  //step 5：更新单链表长度
  list->size++;
}
Node* find(List *list, ElemType x) {
  //step 1：指针p指向单链表的第一个结点
  Node *p = list->first->next;
  //step 2：按照循环顺序查找链表结点
  while (p != NULL && p->data != x)
    p = p->next;
  return p;
}
int length(List *list) {
  return list->size;
}
void delete_val(List *list, ElemType x) {
  //step 1：判断单链表是否为空
  if (list->size == 0) return;
  //step 2：确定结点在单链表中的位置，并判断其是否存在于单链表中
  Node *p = find(list, x);
  if (p == NULL) {
    printf("要删除的数据不存在！\n");
    return;
  }
  //step 3：判断结点位置是否是表尾
  if (p == list->last)//是表尾
    pop_back(list);
  else {//不是表尾
    Node *q = p->next;
    p->data = q->data;
    p->next = q->next;
    free(q);
    list->size--;
  }
}
void sort(List *list) {
  //step 1：判断单链表中的结点数是否为0或1
  if (list->size == 0 || list->size == 1) return;
  //step 2：将单链表中第一个结点之后的链表部分截出，方便重新按顺序插入链表之中
  Node *s = list->first->next; // 指针s指向单链表的第一个节点
  Node *p = s->next;//q指向s后面的结点
  list->last = s;//单链表的尾指针指向单链表的第一个结点
  list->last->next = NULL;//截断链表
  //step 3：将截出的链表中的结点根据其数据域大小重新插入到原来链表中
  while (p != NULL) {
    s = p;
    p = p->next;
    Node *q = list->first;
    while (q->next != NULL && q->next->data < s->data)
      q = q->next;
    if (q->next == NULL)//判断q此时指向的是否是单链表的最后一个结点，若是则更新链表的尾指针
      list->last = s;
    //将结点重新插入链表
    s->next = q->next;
    q->next = s;
  }
}
void reverse(List *list) {
  //step 1：判断单链表中的结点数是否为0或1
  if (list->size == 0 || list->size == 1) return;
  //step 2：将单链表中第一个结点之后的链表部分截出，然后将截出的链表中的结点按头插法重新插入到原链表中
  Node *p = list->first->next;
  Node *q = p->next;
  list->last = p;
  list->last->next = NULL;
  while (q != NULL) {
    p = q;
    q = q->next;
    p->next = list->first->next;
    list->first->next = p;
  }
}
void clear(List *list) {
  //step 1：判断单链表是否为空
  if (list->size == 0) return;
  //step 2：释放单链表中的每一个结点
  Node *p = list->first->next;
  while (p != NULL) {
    list->first->next = p->next;
    free(p);
    p = list->first->next;
  }
  //step 3：头指针和尾指针重新都指向头结点
  list->last = list->first;
  //step 4：更新链表长度
  list->size = 0;
}
void destroy(List *list) {
  //step 1：清空单链表
  clear(list);
  //step 2：释放头结点
  free(list->first);
  //step 3：头指针和尾指针都赋值为空
  list->first = list->last = NULL;
}

main.cpp

#include"slist.h"
void main() {
  List mylist;
  InitList(&mylist);
  ElemType item;
  Node *p = NULL;
  int select = 1;
  while (select) {
    printf("*******************************************\n");
    printf("*[1] push_back    [2] push_front  *\n");
    printf("*[3] show_list    [4] pop_back   *\n");
    printf("*[5] pop_front    [6] insert_val  *\n");
    printf("*[7] find       [8] length    *\n");
    printf("*[9] delete_val    [10] sort     *\n");
    printf("*[11] reverse     [12] clear     *\n");
    printf("*[13*] destroy     [0] quit_system  *\n");
    printf("*******************************************\n");
    printf("请选择：>>");
    scanf("%d", &select);
    if (select == 0) break;
    switch (select) {
    case 1:
      printf("请输入要插入的数据（-1结束）:>");
      while (scanf("%d", &item), item != -1) {
        push_back(&mylist, item);
      }
      break;
    case 2:
      printf("请输入要插入的数据（-1结束）:>");
      while (scanf("%d", &item), item != -1) {
        push_front(&mylist, item);
      }
      break;
    case 3:
      show_list(&mylist);
      break;
    case 4:
      pop_back(&mylist);
      break;
    case 5:
      pop_front(&mylist);
      break;
    case 6:
      printf("请输入要插入的数据:>");
      scanf("%d", &item);
      insert_val(&mylist, item);
      break;
    case 7:
      printf("请输入要查找的数据:>");
      scanf("%d", &item);
      p = find(&mylist, item);
      if (p == NULL)
        printf("要查找的数据在单链表中不存在！\n");
      break;
    case 8:
      printf("单链表的长度为%d\n", length(&mylist));
      break;
    case 9:
      printf("请输入要删除的值:>");
      scanf("%d", &item);
      delete_val(&mylist, item);
      break;
    case 10:
      sort(&mylist);
      break;
    case 11:
      reverse(&mylist);
      break;
    case 12:
      clear(&mylist);
      break;
      //case 13:
      //destroy(&mylist);
      //break;
    default:
      printf("选择错误,请重新选择！\n");
      break;
    }
  }
  destroy(&mylist); //程序结束，摧毁链表
}

附：单链表优化版本

slist.h

#ifndef __SLIST_H__
#define __SLIST_H__
#include<cstdio>
#include<malloc.h>
#include<assert.h>
typedef int ElemType;
typedef struct Node { //定义单链表中的结点信息
  ElemType data; //结点的数据域
  struct Node *next; //结点的指针域
}Node,*PNode;
typedef struct List { //定义单链表的链表信息
  PNode first; //first指向单链表中的第一个结点
  PNode last; //last指向单链表中的最后一个结点
  size_t size; //记录单链表中的结点个数
}List;
void InitList(List *list);//初始化单链表
void push_back(List *list, ElemType x);//在单链表的末尾插入元素
void push_front(List *list, ElemType x);//在单链表的头部插入元素
void show_list(List *list);//打印单链表
void pop_back(List *list);//删除单链表的最后一个元素
void pop_front(List *list);//删除单链表的第一个元素
void insert_val(List *list, ElemType val);//将数据元素插入到单链表中（要求此时单链表中的数据元素顺序排列）
Node* find(List *list, ElemType x);//查找单链表中数据值为x的结点
int length(List *list);//求单链表的长度
void delete_val(List *list, ElemType x);//按值删除单链表中的某个数据元素
void sort(List *list);//对单链表进行排序
void reverse(List *list);//逆置单链表
void clear(List *list);//清除单链表
void destroy(List *list);//摧毁单链表
//代码优化
Node* CreateNode(ElemType x); //创建一个单链表结点
Node* begin(List *list); //返回单链表的第一个结点
Node* end(List *list); //返回单链表中最后一个结点的下一个结点
void insert(List *list, Node *pos, ElemType x); //在单链表的特定位置（pos）插入新的结点
#endif //__SLIST_H__

slist.cpp

#include"slist.h"
void InitList(List *list) {
  list->first = list->last = (Node*)malloc(sizeof(Node)); //头结点
  assert(list->first != NULL);
  list->first->next = NULL;
  list->size = 0;
}
//push_back的优化
void push_back(List *list, ElemType x) {
  insert(list, end(list), x);
}
//push_front的优化
void push_front(List *list, ElemType x) {
  insert(list, begin(list), x);
}
void show_list(List *list) {
  //step 1：指针p指向单链表的第一个结点
  Node *p = list->first->next;
  //step 2：循环打印结点的信息
  while (p != NULL) {
    printf("%d->", p->data);
    p = p->next;
  }
  printf("Nul.\n");
}
void pop_back(List *list) {
  //step 1：判断单链表是否为空
  if (list->size == 0) return;
  //step 2：定义指针p使其指向目标结点的前一个结点
  Node *p = list->first;//从头结点开始
  while (p->next != list->last)
    p = p->next;
  //step 3：删除目标结点
  free(list->last);
  list->last = p;
  list->last->next = NULL;
  //step 4：更新单链表的长度
  list->size--;
}
void pop_front(List *list) {
  //step 1：判断单链表是否为空
  if (list->size == 0) return;
  //step 2：定义指针p使其指向目标结点的前一个结点
  Node *p = list->first->next;
  //step 3：删除目标结点
  list->first->next = p->next;
  free(p);
  //step 4：判断删除的结点是否是单链表的最后一个结点，若是则更新单链表的尾指针
  if (list->size == 1)
    list->last = list->first;
  //step 4：更新单链表的长度
  list->size--;
}
//insert_val的优化
void insert_val(List *list, ElemType x) {
  //step 1：创建一个新的结点
  Node *s = CreateNode(x);
  //step 2：定义指针p使其指向待插入位置的前一个结点
  Node *p = list->first;//从头结点开始
  while (p->next != NULL && p->next->data < s->data)
    p = p->next;
  //step 3：判断结点的待插入位置是否是表尾，若是则更新单链表的尾指针
  if (p->next == NULL)
    list->last = s;
  //step 4：插入结点
  s->next = p->next;
  p->next = s;
  //step 5：更新单链表长度
  list->size++;
}
Node* find(List *list, ElemType x) {
  //step 1：指针p指向单链表的第一个结点
  Node *p = list->first->next;
  //step 2：按照循环顺序查找链表结点
  while (p != NULL && p->data != x)
    p = p->next;
  return p;
}
int length(List *list) {
  return list->size;
}
void delete_val(List *list, ElemType x) {
  //step 1：判断单链表是否为空
  if (list->size == 0) return;
  //step 2：确定结点在单链表中的位置，并判断其是否存在于单链表中
  Node *p = find(list, x);
  if (p == NULL) {
    printf("要删除的数据不存在！\n");
    return;
  }
  //step 3：判断结点位置是否是表尾
  if (p == list->last)//是表尾
    pop_back(list);
  else {//不是表尾
    Node *q = p->next;
    p->data = q->data;
    p->next = q->next;
    free(q);
    list->size--;
  }
}
void sort(List *list) {
  //step 1：判断单链表中的结点数是否为0或1
  if (list->size == 0 || list->size == 1) return;
  //step 2：将单链表中第一个结点之后的链表部分截出，方便重新按顺序插入链表之中
  Node *s = list->first->next; // 指针s指向单链表的第一个节点
  Node *p = s->next;//q指向s后面的结点
  list->last = s;//单链表的尾指针指向单链表的第一个结点
  list->last->next = NULL;//截断链表
  //step 3：将截出的链表中的结点根据其数据域大小重新插入到原来链表中
  while (p != NULL) {
    s = p;
    p = p->next;
    Node *q = list->first;
    while (q->next != NULL && q->next->data < s->data)
      q = q->next;
    if (q->next == NULL)//判断q此时指向的是否是单链表的最后一个结点，若是则更新链表的尾指针
      list->last = s;
    //将结点重新插入链表
    s->next = q->next;
    q->next = s;
  }
}
void reverse(List *list) {
  //step 1：判断单链表中的结点数是否为0或1
  if (list->size == 0 || list->size == 1) return;
  //step 2：将单链表中第一个结点之后的链表部分截出，然后将截出的链表中的结点按头插法重新插入到原链表中
  Node *p = list->first->next;
  Node *q = p->next;
  list->last = p;
  list->last->next = NULL;
  while (q != NULL) {
    p = q;
    q = q->next;
    p->next = list->first->next;
    list->first->next = p;
  }
}
void clear(List *list) {
  //step 1：判断单链表是否为空
  if (list->size == 0) return;
  //step 2：释放单链表中的每一个结点
  Node *p = list->first->next;
  while (p != NULL) {
    list->first->next = p->next;
    free(p);
    p = list->first->next;
  }
  //step 3：头指针和尾指针重新都指向头结点
  list->last = list->first;
  //step 4：更新链表长度
  list->size = 0;
}
void destroy(List *list) {
  //step 1：清空单链表
  clear(list);
  //step 2：释放头结点
  free(list->first);
  //step 3：头指针和尾指针都赋值为空
  list->first = list->last = NULL;
}
//优化
Node* CreateNode(ElemType x) {
  Node *s = (Node*)malloc(sizeof(Node));
  assert(s != NULL);
  s->data = x;
  s->next = NULL;
  return s;
}
Node* begin(List *list) {
  return list->first->next;
}
Node* end(List *list) {
  return list->last->next;
}
void insert(List *list, Node *pos, ElemType x) {
  //step 1：创建一个新的结点
  Node *s = CreateNode(x);
  //step 2：确定带插入位置
  Node *p = list->first;
  while (p->next != pos)
    p = p->next;
  //step 3：插入结点
  s->next = p->next;
  p->next = s;
  //step 4：判断结点是否插入到链表的表尾，若是则更新单链表的表尾指针
  if (pos == NULL)
    list->last = s;
  //step 5：更新单链表长度
  list->size++;
}

main.cpp

#include"slist.h"
void main() {
  List mylist;
  InitList(&mylist);
  ElemType item;
  Node *p = NULL;
  int select = 1;
  while (select) {
    printf("*******************************************\n");
    printf("*[1] push_back    [2] push_front  *\n");
    printf("*[3] show_list    [4] pop_back   *\n");
    printf("*[5] pop_front    [6] insert_val  *\n");
    printf("*[7] find       [8] length    *\n");
    printf("*[9] delete_val    [10] sort     *\n");
    printf("*[11] reverse     [12] clear     *\n");
    printf("*[13*] destroy     [0] quit_system  *\n");
    printf("*******************************************\n");
    printf("请选择：>>");
    scanf("%d", &select);
    if (select == 0) break;
    switch (select) {
    case 1:
      printf("请输入要插入的数据（-1结束）:>");
      while (scanf("%d", &item), item != -1) {
        push_back(&mylist, item);
      }
      break;
    case 2:
      printf("请输入要插入的数据（-1结束）:>");
      while (scanf("%d", &item), item != -1) {
        push_front(&mylist, item);
      }
      break;
    case 3:
      show_list(&mylist);
      break;
    case 4:
      pop_back(&mylist);
      break;
    case 5:
      pop_front(&mylist);
      break;
    case 6:
      printf("请输入要插入的数据:>");
      scanf("%d", &item);
      insert_val(&mylist, item);
      break;
    case 7:
      printf("请输入要查找的数据:>");
      scanf("%d", &item);
      p = find(&mylist, item);
      if (p == NULL)
        printf("要查找的数据在单链表中不存在！\n");
      break;
    case 8:
      printf("单链表的长度为%d\n", length(&mylist));
      break;
    case 9:
      printf("请输入要删除的值:>");
      scanf("%d", &item);
      delete_val(&mylist, item);
      break;
    case 10:
      sort(&mylist);
      break;
    case 11:
      reverse(&mylist);
      break;
    case 12:
      clear(&mylist);
      break;
      //case 13:
      //destroy(&mylist);
      //break;
    default:
      printf("选择错误,请重新选择！\n");
      break;
    }
  }
  destroy(&mylist); //程序结束，摧毁链表
}

希望本文所述对大家C语言程序设计有所帮助。

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C语言实现单链表实现方法链表和我们之前实现过的顺序表一样,都是简单的数据结构,链表分为单向链表.双向链表.循环链表.而单向链表又分为两种实现方法,一种为带头节点的单链表,一种为不带头节点的单链表.我们来具体看看不带头节点的单链表的实现单链表:它是一种链式存储的线性表,用一组地址任意的存储单元存放线性表的数据元素,称存储单元为一个节点. 今天我们来实现一些单链表的简单接口先看看单链表的结构: (为了通用性,我们将类型重命名为DataType) typedef int DataType; //
C语言之单链表的插入、删除与查找

单链表是一种链式存取的数据结构,用一组地址任意的存储单元存放线性表中的数据元素.要实现对单链表中节点的插入.删除与查找的功能,就要先进行的单链表的初始化.创建和遍历,进而实现各功能,以下是对单链表节点的插入.删除.查找功能的具体实现: #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> typedef int ElemType; /** *链表通用类型 *ElemType 代表自定义的数据类型 *struct
C语言单链表版学生信息管理系统

本文实例为大家分享了C语言学生信息管理系统的具体代码,供大家参考,具体内容如下代码: //以单链表作为存储结构,设计和实现课程成绩管理的完整程序. //程序包括如下功能. //1.建立学生成绩表,包含学生的学号.姓名和成绩. //2.可以显示所有学生成绩. //3.可以计算学生的总数. //4.可以按学号和序号查找学生. //5.可以在指定位置插入学生成绩数据. //6.可以删除指定位置的学生数据. //7.可以把学生成绩按从高到低的顺序排序. //作者: yinlinqvan //操作系统:
C语言实现单链表逆序与逆序输出实例

单链表的逆序输出分为两种情况,一种是只逆序输出,实际上不逆序:另一种是把链表逆序.本文就分别实例讲述一下两种方法.具体如下: 1.逆序输出实例代码如下: #include<iostream> #include<stack> #include<assert.h> using namespace std; typedef struct node{ int data; node * next; }node; //尾部添加 node * add(int n, node * h
数据结构 C语言实现循环单链表的实例

数据结构 C语言实现循环单链表的实例实例代码: //=========杨鑫========================// //循环单链表的实现 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> typedef int ElemType; //定义结点类型 typedef struct Node { ElemType data; struct Node *next; }Node,*LinkedList; int count = 0; //1.单循环
C语言单链表常见操作汇总

C语言的单链表是常用的数据结构之一,本文总结了单链表的常见操作,实例如下: #include<stdio.h> #include<stdlib.h> //定义单链表结构体 typedef int ElemType; typedef struct Node { ElemType data; struct Node *next; }LNode,*LinkList; //创建单链表 void Build(LinkList L) { int n; LinkList p,q; p=L; pr
C语言单链表实现多项式相加

本文实例为大家分享了C语言单链表实现多项式相加的具体代码,供大家参考,具体内容如下 //多项式的相加和相乘 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #pragma warning(disable:4996)//兼容scanf typedef struct node { int coef; int expon; struct node* link; }Polynode,*Polynomial; Polynomial InsertPolyLinklis
C语言单链表的实现

单链表是一种链式存取的数据结构,用一组地址任意的存储单元存放线性表中的数据元素. 链表结构: SList.h #pragma once typedef int DataType; typedef struct SListNode { DataType data; struct SListNode* next; }SListNode; // 如果要修改链表就必须加引用 SListNode* _BuyNode(DataType x); //建立节点 void PrintSlist(SListNode

C语言单链表实现方法详解

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