深入理解链表的各类操作详解

#include "stdlib.h"#include "stdio.h"#define NULL 0#define LEN sizeof(struct student)struct student{ int num;     //学号  float score;       //分数，其他信息可以继续在下面增加字段 struct student *next;  //指向下一节点的指针};int n; //节点总数 /*==========================功能：创建n个节点的链表返回：指向链表表头的指针==========================*/struct student *Create(){ struct student *head;  //头节点 struct student *p1 = NULL; //p1保存创建的新节点的地址 struct student *p2 = NULL; //p2保存原链表最后一个节点的地址 n = 0;   //创建前链表的节点总数为0：空链表 p1 = (struct student *) malloc (LEN); //开辟一个新节点 p2 = p1;   //如果节点开辟成功，则p2先把它的指针保存下来以备后用 if(p1==NULL)  //节点开辟不成功 {  printf ("\nCann't create it, try it again in a moment!\n");  return NULL; } else    //节点开辟成功 {  head = NULL;  //开始head指向NULL  printf ("Please input %d node -- num,score: ", n + 1);  scanf ("%d %f", &(p1->num), &(p1->score)); //录入数据 } while(p1->num != 0)  //只要学号不为0，就继续录入下一个节点 {  n += 1;   //节点总数增加1个  if(n == 1)  //如果节点总数是1，则head指向刚创建的节点p1  {   head = p1;   p2->next = NULL;  //此时的p2就是p1,也就是p1->next指向NULL。  }  else  {   p2->next = p1; //指向上次下面刚刚开辟的新节点  }  p2 = p1;   //把p1的地址给p2保留，然后p1产生新的节点  p1 = (struct student *) malloc (LEN);  printf ("Please input %d node -- num,score: ", n + 1);  scanf ("%d %f", &(p1->num), &(p1->score)); } p2->next = NULL;  //此句就是根据单向链表的最后一个节点要指向NULL free(p1);   //p1->num为0的时候跳出了while循环，并且释放p1 p1 = NULL;   //特别不要忘记把释放的变量清空置为NULL,否则就变成"野指针"，即地址不确定的指针 return head;     //返回创建链表的头指针 }/*=========================== 功能：输出节点 返回： void===========================*/void Print(struct student *head){ struct student *p; printf ("\nNow , These %d records are:\n", n); p = head; if(head != NULL)  //只要不是空链表，就输出链表中所有节点 {  printf("head is %o\n", head);  //输出头指针指向的地址  do  {   /*   输出相应的值：当前节点地址、各字段值、当前节点的下一节点地址。   这样输出便于读者形象看到一个单向链表在计算机中的存储结构，和我们   设计的图示是一模一样的。   */   printf ("%o   %d   %5.1f   %o\n", p, p->num, p->score, p->next);   p = p->next;  //移到下一个节点  }  while (p != NULL); }}/*========================== 功能：删除指定节点  (此例中是删除指定学号的节点) 返回：指向链表表头的指针==========================*/struct student *Del (struct student *head, int num){ struct student *p1;  //p1保存当前需要检查的节点的地址 struct student *p2;  //p2保存当前检查过的节点的地址 if (head == NULL)  //是空链表（结合图3理解） {  printf ("\nList is null!\n");  return head; } //定位要删除的节点 p1 = head; while (p1->num != num && p1->next != NULL) //p1指向的节点不是所要查找的，并且它不是最后一个节点，就继续往下找 {  p2 = p1;   //保存当前节点的地址  p1 = p1->next;  //后移一个节点 } if(p1->num==num)  //找到了。（结合图4、5理解） {  if (p1 == head)  //如果要删除的节点是第一个节点  {   head = p1->next; //头指针指向第一个节点的后一个节点，也就是第二个节点。这样第一个节点就不在链表中，即删除  }  else   //如果是其它节点，则让原来指向当前节点的指针，指向它的下一个节点，完成删除  {   p2->next = p1->next;  }  free (p1);  //释放当前节点  p1 = NULL;  printf ("\ndelete %ld success!\n", num);  n -= 1;   //节点总数减1个 } else    //没有找到 {  printf ("\n%ld not been found!\n", num); } return head;}//销毁链表void DestroyList(struct student *head){ struct student *p; if(head==NULL)  return 0; while(head) {  p=head->next;  free(head);  head=p; } return 1;}/*========================== 功能：插入指定节点的后面  (此例中是指定学号的节点) 返回：指向链表表头的指针==========================*/struct student *Insert (struct student *head, int num, struct student *node){ struct student *p1;  //p1保存当前需要检查的节点的地址 if (head == NULL)  //（结合图示7理解） {  head = node;  node->next = NULL;  n += 1;  return head; } p1 = head; while(p1->num != num && p1->next != NULL)  //p1指向的节点不是所要查找的，并且它不是最后一个节点，继续往下找 {  p1 = p1->next;  //后移一个节点 } if (p1->num==num)  //找到了（结合图示8理解） {  node->next = p1->next; //显然node的下一节点是原p1的next  p1->next = node;  //插入后，原p1的下一节点就是要插入的node  n += 1;   //节点总数增加1个 } else {  printf ("\n%ld not been found!\n", num); } return head;}/*========================== 功能：反序节点  (链表的头变成链表的尾，链表的尾变成头) 返回：指向链表表头的指针==========================*/struct student *Reverse (struct student *head){ struct student *p;  //临时存储 struct student *p1;  //存储返回结果 struct student *p2;  //源结果节点一个一个取 p1 = NULL;   //开始颠倒时，已颠倒的部分为空 p2 = head;   //p2指向链表的头节点 while(p2 != NULL) {  p = p2->next;  p2->next = p1;  p1 = p2;  p2 = p; } head = p1; return head;}/*========================== 功能：选择排序(由小到大) 返回：指向链表表头的指针==========================*/struct student *SelectSort (struct student *head){ struct student *first;    //排列后有序链的表头指针 struct student *tail;      //排列后有序链的表尾指针 struct student *p_min;    //保留键值更小的节点的前驱节点的指针 struct student *min;    //存储最小节点 struct student *p;     //当前比较的节点 first = NULL; while(head != NULL)    //在链表中找键值最小的节点 {  //注意：这里for语句就是体现选择排序思想的地方  for (p = head, min = head; p->next != NULL; p = p->next) //循环遍历链表中的节点，找出此时最小的节点  {   if (p->next->num < min->num)  //找到一个比当前min小的节点   {    p_min = p;       //保存找到节点的前驱节点：显然p->next的前驱节点是p    min = p->next;   //保存键值更小的节点   }  }  //上面for语句结束后，就要做两件事；一是把它放入有序链表中；二是根据相应的条件判断，安排它离开原来的链表  //第一件事  if (first == NULL)    //如果有序链表目前还是一个空链表  {   first = min;  //第一次找到键值最小的节点   tail = min;     //注意：尾指针让它指向最后的一个节点  }  else     //有序链表中已经有节点  {   tail->next = min;    //把刚找到的最小节点放到最后，即让尾指针的next指向它   tail = min;        //尾指针也要指向它  }  //第二件事  if (min == head)      //如果找到的最小节点就是第一个节点  {   head = head->next;    //显然让head指向原head->next,即第二个节点，就OK  }  else   //如果不是第一个节点  {   p_min->next = min->next; //前次最小节点的next指向当前min的next,这样就让min离开了原链表  } } if (first != NULL)  //循环结束得到有序链表first {  tail->next = NULL; //单向链表的最后一个节点的next应该指向NULL } head = first; return head;}/*========================== 功能：直接插入排序(由小到大) 返回：指向链表表头的指针==========================*/struct student *InsertSort (struct student *head){ struct student *first;   //为原链表剩下用于直接插入排序的节点头指针 struct student *t;    //临时指针变量：插入节点 struct student *p,*q;     //临时指针变量 first = head->next;  //原链表剩下用于直接插入排序的节点链表：可根据图12来理解 head->next = NULL;  //只含有一个节点的链表的有序链表：可根据图11来理解 while(first != NULL)  //遍历剩下无序的链表 {  //注意：这里for语句就是体现直接插入排序思想的地方  for (t = first, q = head; ((q != NULL) && (q->num < t->num)); p = q, q = q->next); //无序节点在有序链表中找插入的位置  //退出for循环，就是找到了插入的位置，应该将t节点插入到p节点之后，q节点之前  //注意：按道理来说，这句话可以放到下面注释了的那个位置也应该对的，但是就是不能。原因：你若理解了上面的第3条，就知道了  //下面的插入就是将t节点即是first节点插入到p节点之后，已经改变了first节点，所以first节点应该在被修改之前往后移动，不能放到下面注释的位置上去  first = first->next; //无序链表中的节点离开，以便它插入到有序链表中  if (q == head)  //插在第一个节点之前  {   head = t;  }  else   //p是q的前驱  {   p->next = t;  }  t->next = q;  //完成插入动作  //first = first->next;  } return head;}/*========================== 功能：冒泡排序(由小到大) 返回：指向链表表头的指针==========================*/struct student *BubbleSort (struct student *head){ struct student *endpt;   //控制循环比较 struct student *p;    //临时指针变量 struct student *p1,*p2; p1 = (struct student *) malloc (LEN); p1->next = head;     //注意理解：我们增加一个节点，放在第一个节点的前面，主要是为了便于比较。因为第一个节点没有前驱，我们不能交换地址 head = p1;          //让head指向p1节点，排序完成后，我们再把p1节点释放掉 for (endpt = NULL; endpt != head; endpt = p) //结合第6点理解 {  for (p = p1 = head; p1->next->next != endpt; p1 = p1->next)  {   if (p1->next->num > p1->next->next->num) //如果前面的节点键值比后面节点的键值大，则交换   {    p2 = p1->next->next;   //结合第1点理解    p1->next->next = p2->next;   //结合第2点理解    p2->next = p1->next;  //结合第3点理解    p1->next = p2;   //结合第4点理解    p = p1->next->next; //结合第6点理解   }  } } p1 = head;       //把p1的信息去掉 head = head->next;  //让head指向排序后的第一个节点 free (p1);   //释放p1 p1 = NULL;   //p1置为NULL，保证不产生“野指针”，即地址不确定的指针变量 return head;}/*========================== 功能：插入有序链表的某个节点的后面(从小到大) 返回：指向链表表头的指针==========================*/struct student *SortInsert (struct student *head, struct student *node){ struct student *p;  //p保存当前需要检查的节点的地址 struct student *t;  //临时指针变量 if (head == NULL)  //处理空的有序链表 {  head = node;  node->next = NULL;  n += 1;   //插入完毕，节点总数加  return head; } p = head;     //有序链表不为空 while(p->num < node->num && p != NULL)    //p指向的节点的学号比插入节点的学号小，并且它不等于NULL {  t = p;     //保存当前节点的前驱，以便后面判断后处理  p = p->next;  //后移一个节点 } if (p == head)  //刚好插入第一个节点之前 {  node->next = p;  head = node; } else     //插入其它节点之后 {  t->next = node;  //把node节点加进去  node->next = p; } n += 1;   //插入完毕，节点总数加1 return head;}/*以上函数的测试程序：提示：根据测试函数的不同注释相应的程序段，这也是一种测试方法。*/int main(void){ struct student *head; struct student *stu; int thenumber; // 测试Create()、Print()  head = Create(); Print(head); //测试Del() printf("\nWhich one delete: "); scanf("%d",&thenumber); head = Del(head,thenumber); Print(head); //测试Insert() stu = (struct student *)malloc(LEN); printf("\nPlease input insert node -- num,score: "); scanf("%d %f",&stu->num,&stu->score); printf("\nInsert behind num: "); scanf("%d",&thenumber); head = Insert(head,thenumber,stu); Print(head); //测试Reverse() printf("\nReverse the LinkList: \n"); head = Reverse(head); Print(head); //测试SelectSort() printf("\nSelectSort the LinkList: \n"); head = SelectSort(head); Print(head); //测试InsertSort() printf("\nInsertSort the LinkList: \n"); head = InsertSort(head); Print(head); //测试BubbleSort() printf("\nBubbleSort the LinkList: \n"); head = BubbleSort(head); Print(head); printf("\nSortInsert the LinkList: \n"); //测试SortInsert():上面创建链表，输入节点时请注意学号num从小到大的顺序 stu = (struct student *)malloc(LEN); printf("\nPlease input insert node -- num,score: "); scanf("%d %f",&stu->num,&stu->score); head = SortInsert(head,stu); Print(head); //销毁链表 DestroyList(head); printf ("\n"); system ("pause");}