线性表的链式存储——链表（带源码）

一、为什么要采用链式存储（链表）存在的意义 为什么要采用链式存储：

与数组相比，链式存储（即链表）有如下两个优点：

1、数据元素的个数不确定，随时可能增减。采用固定大小的数组浪费空间。

2、方便排序，对于数组来说，每次插入一个元素都可能导致大量数据的移动。

有缺点吗：

与素族相比，链式存储有一个很大的缺点——读取数据！

对于读取其中指定第N个数据，链表必须从头结点用p = p->next（头结点不存储数据）;一直遍历N次或N-1次（头结点存储数据）。所以在需要频繁索取某些指定数据的情况下，牺牲空间为代价换取更优的性能就需要采取数组这种数据结构了。

二、链表的定义和操作

链表的基础——结构体和指针：

懂得结构体，懂得指针，那么学习链表就很简单了。

C代码


/*

* 头结点存储数据，即不带头结点的链表

*/

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#define OverFlow -1 //定义OverFlow表示内存溢出

#define OK 0 //定义OK表示成功

#define Error -2 //定义操作失败的返回值

/*

* 首先定义一个数据类型int的别名ElemType，

* 增强程序的可移植性，注意typedef和define的区别

*/

typedef int ElemType;

/*

* 紧接着定义链表的节点，其实就是>=1个包含数据

* 的元素（类型任意）和一个本结构体类型的Next指

* 针（其值指向链表的下一个节点的地址）

*/

typedef struct node

{

ElemType data;

struct node *next;

} Node, *LinkList;

定义了节点的结构体，我们来进行链表操作的函数编写：

首先来看头结点不存储数据的情况：

我们需要：

1.构造一个空表

构造空表分两种情况，构造头结点不存储数据的空表和头结点存储数据的空表。

C代码


/*

* 1.构建头结点不存储数据的空表（相对简单）

* 注意函数参数传递的原理

*/

void Init_LinkList(LinkList *Head_pointer)

{

*Head_pointer = NULL;

}

2.插入一个元素（头插）

插入一个元素分三步：第一步，定义节点p并初始化，包括分配空间和赋值；第二步，找准插入位置，一般找到插入点的前一个元素；第三步，p->next赋值（这一定首先进行，进行此步骤不影响链表中任何信息)等一系列链表操作，这是核心部分。

C代码


/*

* 2.插入一个元素（头插）

* 这时候不需要传入位置的数据，只需要传入头指针和数据

*/

int Insert_First(LinkList *Head_pointer, ElemType x)

{

Node *p; //这里考虑为什么不用LinkList

p = (Node *) malloc(sizeof (Node));

if (p == NULL)

return OverFlow;

p->data = x;

p->next = *Head_pointer;

*Head_pointer = p;

return OK;

}

3.查找指定的元素（与数组查找元素效率差不多）

C代码


/*

* 3.查找指定元素，注意这里用到了LinkList定义数据

* 因为不是要定义一个节点，只是定义一个指针

*/

LinkList Location_LinkList(LinkList Head, ElemType x)

{

LinkList p;

p = Head;

while(p != NULL)

{

if (p->data == x)

break;

p = p->next;

}

return p;

}

4.删除指定的元素

这里要注意头结点就是要删除的元素时，操作代码不一样。建立链表时头结点不存入数据的原因就在这里。

C代码


/*

* 4.删除指定的元素

* 有可能改变头结点的值，所以要传入指针

* 对头结点就是要删除的元素进行单独处理

*/

int Delete_LinkList(LinkList *Head_pointer, ElemType x)

{

Node *p, *q;

p = *Head_pointer;

if (p->data == x)//考虑头结点就是要删除的元素

{

*Head_pointer = (*Head_pointer)->next;

free(p);

return OK;

}

else

{

q = p; p = p->next; //q指向前一个节点，p指向下一个节点

while(p != NULL)

{

if (p->data == x)

{

q->next = p->next;

free(p);

return OK;

}

q = p; p = p->next;

}

}

return Error;

}

5.遍历链表

其实就是逐个操作链表，操作可以包括打印每个元素，更改每个元素。

注意如果在linux下面打印中文出现乱码的情况，请更改编码方式。可参考我在163博客中的一篇文章：http://canlynet.blog.163.com/blog/static/25501365200911300521926/

C代码


/*

* 5.遍历线性表，打印每个数据

* 只需要传入Head的值即可

* 头结点为空需要打印空表，在linux的超级终端下注意中文编码问题

*/

void Show_LinkList(LinkList Head)

{

LinkList p = Head;

int i = 0;

printf("----链表打印----\n");

if (p == NULL) //处理头结点为空的情况

printf("空表\n");

while (p != NULL)

{

printf("[%d]:%d\t", i++, p->data);

p = p->next;

}

}

6.清空链表

清空链表需要传入头结点指针。

C代码


/*

* 6.清空链表

* 清除到头结点为空的状态，也就是一个空表的状态

*/

void SetNull_LinkList(LinkList *Head_pointer)

{

LinkList p, q;

p = *Head_pointer;

while (p != NULL)

{

q = p;

p = p->next;

free(q);

}

}

7.计算链表的长度

注意算法：从Head计算，指针不为空的总数

/*

* 7.计算链表的长度

* 计算方法：从Head开始，计算指针不为空的个数

*/

int Length_LinkList(LinkList Head)

{

LinkList p = Head;

int sum = 0;

while(p != NULL)

{

sum++;

p = p->next;

}

return sum;

}

8.调用单链表操作的主函数

看了下面这个主函数，我们基本上能够感受到c语言编写软件的一种方式。

C代码


/*

*8.调用单链表操作的主函数

*/

int main(void)

{

LinkList Head;

int i;

Node *loca;

ElemType x;

Init_LinkList(&Head);

do

{

printf("\n");

printf("1---插入一个元素（Insert）\n");

printf("2---查询一个元素（Locate）\n");

printf("3---删除一个元素（Delete）\n");

printf("4---显示所有元素（Show）\n");

printf("5---计算表的长度（Length）\n");

printf("6---退出\n");

scanf("%d", &i);

switch (i)

{

case 1: printf("请输入要插入的分数：\n");

scanf("%d", &x);

if (Insert_First(&Head, x) != OK)

printf("插入失败\n");

break;

case 2: printf("请输入要查询的分数\n");

scanf("%d", &x);

loca = Location_LinkList(Head, x);

if (loca != NULL)

printf("查询成功\n");

else

printf("查询失败\n");

break;

case 3: printf("请输入要删除的分数\n");

scanf("%d", &x);

if (Delete_LinkList(&Head, x) != OK)

printf("删除失败\n");

else

printf("删除成功\n");

break;

case 4: Show_LinkList(Head);

break;

case 5: printf("表的长度是：%d", Length_LinkList(Head));

break;

case 6: break;

default: printf("错误选择！请重选");

break;

}

} while (i != 6);

SetNull_LinkList(&Head);

printf("链表已清空，程序退出...\n");

return 0;

}

附件包括了头结点存储数据（即不带头结点的单向链表的操作源码）和头结点不存储数据（即带头结点的单向循环链表）的链表操作的源码。

【完】

更多关于链表操作的算法请继续关注后面的博客文章...

本文所涉及的代码来自《实用数据结构》谭浩强主编，林小茶编著，清华大学出版社出版，作者已对其中bug进行了修正，如果还有问题，恳请赐教，在此谢过！