解析C++的线性表链式存储设计与相关的API实现

基本概念
链式存储定义：
为了表示每个数据元素与其直接后继元素之间的逻辑关系，每个元素除了存储本身的信息外，还需要存储指示其直接后继的信息。

表头结点：
链表中的第一个结点，包含指向第一个数据元素的指针以及链表自身的一些信息。
数据结点：
链表中代表数据元素的结点，包含指向下一个数据元素的指针和数据元素的信息。
尾结点：
链表中的最后一个数据结点，其下一元素指针为空，表示无后继。

链表技术领域推演

链表链式存储_api实现分析：
在C语言中可以用结构体来定义链表中的指针域，链表中的表头结点也可以用结构体实现；

带头结点、位置从0的单链表；
返回链表中第3个位置处，元素的值。

LinkListNode* LinkList_Get(LinkList* list, int pos)
{
 if (list == NULL || pos < 0 || pos >= LinkList_Length(list)) {
 return NULL;
 }
 TLinkList *tList = NULL;
 tList = (TLinkList *)list;
 LinkListNode *cur = NULL;
 cur = &(tList->header); 

 for (int i = 0; i < pos; ++i) {
 cur = cur->next;
 } 

 return cur->next;
}

返回第三个位置的。
移动pos次以后，当前指针指向哪里？
答案：指向位置2，所以需要返回 ret = current->next。
 
备注：循环遍历时
遍历第1次，指向位置0；
遍历第2次，指向位置1；
遍历第3次，指向位置2；
遍历第n次，指向位置n-1。

删除元素：

代码实例：

linklist.h

#ifndef _MYLINKLIST_H_
#define _MYLINKLIST_H_ 

typedef void LinkList; 

typedef struct _tag_LinkListNode
{
 struct _tag_LinkListNode* next;
}LinkListNode; 

LinkList* LinkList_Create(); 

void LinkList_Destroy(LinkList* list); 

void LinkList_Clear(LinkList* list); 

int LinkList_Length(LinkList* list); 

int LinkList_Insert(LinkList* list, LinkListNode* node, int pos); 

LinkListNode* LinkList_Get(LinkList* list, int pos); 

LinkListNode* LinkList_Delete(LinkList* list, int pos); 

#endif

linklist.cpp

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include "linklist.h" 

using namespace std; 

typedef void LinkList; 

typedef struct _tag_LinkList
{
 LinkListNode header;
 int length;
}TLinkList; 

LinkList* LinkList_Create()
{
 TLinkList *tmp = NULL; 

 tmp = (TLinkList *)malloc(sizeof(TLinkList));
 if (tmp == NULL) {
 printf("function LinkList_Create() err.\n");
 return NULL;
 }
 memset(tmp, 0, sizeof(TLinkList)); // 初始化为空链表 

 return tmp;
} 

void LinkList_Destroy(LinkList* list)
{
 if (list == NULL) {
 return;
 }
 free(list); 

 return;
} 

void LinkList_Clear(LinkList* list)
{
 if (list == NULL) {
 return;
 }
 TLinkList *tList = NULL;
 tList = (TLinkList *)list;
 tList->header.next = NULL;
 tList->length = 0; 

 return;
} 

int LinkList_Length(LinkList* list)
{
 if (list == NULL) {
 return -1;
 }
 TLinkList *tList = NULL;
 tList = (TLinkList *)list; 

 return tList->length;
} 

int LinkList_Insert(LinkList* list, LinkListNode* node, int pos)
{
 if (list == NULL || node == NULL || pos < 0) {
 return -1;
 }
 TLinkList *tList = NULL;
 tList = (TLinkList *)list;
 LinkListNode *cur = NULL;
 cur = &(tList->header); 

 // 对pos的容错处理，如果pos过大，改为最后面
 if (pos > LinkList_Length(list)) {
 pos = LinkList_Length(list);
 } 

 // 移动到需要插入的位置
 for (int i = 0; i < pos; ++i) {
 cur = cur->next;
 } 

 // 插入
 node->next = cur->next;
 cur->next = node; 

 ++tList->length; 

 return 0;
} 

LinkListNode* LinkList_Get(LinkList* list, int pos)
{
 if (list == NULL || pos < 0 || pos >= LinkList_Length(list)) {
 return NULL;
 }
 TLinkList *tList = NULL;
 tList = (TLinkList *)list;
 LinkListNode *cur = NULL;
 cur = &(tList->header); 

 for (int i = 0; i < pos; ++i) {
 cur = cur->next;
 } 

 return cur->next;
} 

LinkListNode* LinkList_Delete(LinkList* list, int pos)
{
 if (list == NULL || pos < 0 || pos >= LinkList_Length(list)) {
 return NULL;
 }
 TLinkList *tList = NULL;
 tList = (TLinkList *)list;
 LinkListNode *cur = NULL;
 cur = &(tList->header); 

 for (int i = 0; i < pos; ++i) {
 cur = cur->next;
 } 

 LinkListNode *ret = NULL;
 ret = cur->next; 

 // 删除结点
 cur->next = ret->next; 

 --tList->length; 

 return ret;
}

main.cpp

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include "linklist.h" 

using namespace std; 

typedef struct _Student
{
 LinkListNode node;
 char name[32];
 int age;
}Student; 

int main()
{
 Student s1, s2, s3, s4, s5, s6;
 s1.age = 21;
 s2.age = 22;
 s3.age = 23;
 s4.age = 24;
 s5.age = 25;
 s6.age = 26; 

 // 创建链表
 Student *list = (Student *)LinkList_Create(); 

 // 插入结点
 LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s1, 0);
 LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s2, 0);
 LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s3, 0);
 LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s4, 0);
 LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s5, 0);
 LinkList_Insert(list, (LinkListNode *)&s6, 3); 

 // 遍历链表
 for (int i = 0; i < LinkList_Length(list); ++i) {
 Student *tmp = (Student *)LinkList_Get(list, i);
 if (tmp == NULL) {
 return 0;
 }
 printf("age: %d\n", tmp->age);
 } 

 // 删除链表结点
 while (LinkList_Length(list)) {
 Student *tmp = (Student *)LinkList_Delete(list, 0);
 if (tmp == NULL) {
 return 0;
 }
 printf("age: %d\n", tmp->age);
 } 

 LinkList_Destroy(list); 

 return 0;
}

优点：

• 无需一次性定制链表的容量；
• 插入和删除操作无需移动数据元素。

缺点：

• 数据元素必须保存后继元素的位置信息；
• 获取指定数据的元素操作需要顺序访问之前的元素。

工程详情：Github