链表的理解与实现[数据结构]

一、链表的定义

n个节点离散分配，节点之间通过指针相连。除了首节点和尾节点之外，每个节点都只有一个前驱结点和一个后继节点。

如下图：



大家有没有发现，链表的结构很像一种交通工具，什么呢？

火车。（节点==车厢，指针==车厢间相连的绳索）

二、链表的实现

注意，这里实现的是链表中最简单的单链表。

1、创建链表

1.1 定义链表最基本的组成元素–节点

我们由上面链表的定义可以知道，链表的每个节点应该含有两部分：

1、每个节点本身存储的数据，我们假定data 为 int 类型;

2、当前节点指向下一个节点的指针。

好，我们根据以上两部分进行节点的定义：

/**
NODE:节点类型
PNODE:指向节点的指针
*/
typedef struct Node
{
int data;
struct Node * pNext;
}NODE,*PNODE;

1.2创建链表

上面我们定义好了链表的节点，接下来我们就进入激动人心的一刻吧，创建属于你的链表！

上面讲了，链表的结构就像火车的结构，我们不妨以火车为例进行讲解吧！

1、创建火车头：

//PNODE是指向NODE节点的指针类型
PNODE pHead=(PNODE)malloc(sizeof(NODE));

完美！我们创造了一个火车头，并且使用pHead指向了这个火车头。

如下图：



2、创建火车尾部

    //PNODE是指向NODE节点的指针类型
PNODE pHead=(PNODE)malloc(sizeof(NODE));
//pTail是指向火车尾部的指针
PNODE pTail=pHead;
pHead->pNext=NULL;

由于现在只有一节车厢，所以pHead和pTail都指向这节车厢。

如下图：



3、添加车厢

//假设我们添加3节车厢
for(i=0;i<3;i++)
{
printf("请输入第%d节车厢的数值\n",i+1);
scanf("%d",&val);
PNODE pNew=(PNODE)malloc(sizeof(NODE));
pNew->data=val;
pTail->pNext=pNew;
pTail=pNew;
pNew->pNext=NULL;
}

当i=0的时候，我们添加1节车厢，假设第1节车厢存储的值为1。

结构从



变为



上述pTail=pNew，使得pTail指向pNew指向的节点。

当i=1的时候，我们添加第2节车厢，假设第2节车厢存储的值为2。



当i=3的时候，同理添加第3节车厢。

如此，3节车厢就添加完了。

注意，pTail的作用是始终指向最后一节车厢，方便添加新车厢。

添加车厢的时候直接让pTail指向新的车厢，再让pTail指向新添加的车厢（最后一节车厢）。

总体代码：

//
typedef struct Node
{
int data;
struct Node * pNext;
}NODE,*PNODE;
//创建链表
PNODE createList()
{
int i,val,n;
PNODE pHead=(PNODE)malloc(sizeof(NODE));
PNODE pTail=pHead;
pHead->pNext=NULL;
printf("请输入链表长度:");
scanf("%d",&n);
for(i=0;i<n;i++)
{
printf("请输入第%d个数值\n",i+1);
scanf("%d",&val);
PNODE pNew=(PNODE)malloc(sizeof(NODE));
pNew->data=val;
pTail->pNext=pNew;
pTail=pNew;
pNew->pNext=NULL;
}
//将指向火车头的指针返回
return pHead;
}

2、遍历链表

2.1判断链表是否为空

我们要遍历一个链表，首先要判断链表是否为空。

链表空的话，我们就直接返回，不遍历。

/**
返回1：链表为空
返回0：链表不空
*/
//判断链表是否为空
int isEmpty(PNODE pHead)
{
if(pHead->pNext==NULL)
{
return 1;
}
else
{
return 0;
}
}

2.2遍历链表

如果链表不空的话，我们就进行如下遍历

PNODE p=pHead->pNext;
while(p!=NULL)
{
printf("%d ",p->data);
p=p->pNext;
}

我们定义一个指针p

PNODE p=pHead->pNext;使得p指向了第1节车厢



下面，只要p不为空（p!=NULL）

即p有所指向，那么就打印p所指向的车厢的里面的data值。

然后，p再指向下一节车厢(p=p->pNext)



循环上面步骤，直到p指向最后一节车厢



再循环，p指向第4节车厢。

唉？第4节车厢没了！

那么p==NULL了，退出while循环。至此，循环遍历完毕。

完整代码如下：

//判断链表是否为空
int isEmpty(PNODE pHead)
{
if(pHead->pNext==NULL)
{
return 1;
}
else
{
return 0;
}
}
//遍历链表
void traverseList(PNODE pHead)
{
if(isEmpty(pHead))
{
printf("链表为空\n");
}
else
{
PNODE p=pHead->pNext;
while(p!=NULL)
{
printf("%d ",p->data);
p=p->pNext;
}
free(p);
}
}

3、删除链表

假设p指向第1节车厢,q指向第2节车厢。

比如我们要删除第2节车厢。

如图：



即：

p->pNext=q->pNext;（p指向第1节车厢，q指向第2节车厢）

使第1节车厢的pNext指向第3节车厢，就删除了第2节车厢。

整体代码为：

//删除任意位置的元素
void deleteList(PNODE pHead,int pos)
{
if(isEmpty(pHead))
{
printf("链表为空，不可删除\n");
}
else
{
PNODE p=pHead->pNext;
//注意这里的i=2(因为p指向的是要删除车厢的前一节车厢)
int i=2;
while(p!=NULL && i!=pos)
{
p=p->pNext;
i++;
}
PNODE q=p->pNext;
p->pNext=q->pNext;
free(q);
}
}

三、整体代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct Node
{
int data;
struct Node * pNext;
}NODE,*PNODE;
//创建链表
PNODE createList()
{
int i,val,n;
PNODE pHead=(PNODE)malloc(sizeof(NODE));
PNODE pTail=pHead;
pHead->pNext=NULL;
printf("请输入链表长度:");
scanf("%d",&n);
for(i=0;i<n;i++)
{
printf("请输入第%d个数值\n",i+1);
scanf("%d",&val);
PNODE pNew=(PNODE)malloc(sizeof(NODE));
pNew->data=val;
pTail->pNext=pNew;
pTail=pNew;
pNew->pNext=NULL;
}
return pHead;
}
//判断链表是否为空
int isEmpty(PNODE pHead)
{
if(pHead->pNext==NULL)
{
return 1;
}
else
{
return 0;
}
}
//遍历链表
void traverseList(PNODE pHead)
{
if(isEmpty(pHead))
{
printf("链表为空\n");
}
else
{
PNODE p=pHead->pNext;
while(p!=NULL)
{
printf("%d ",p->data);
p=p->pNext;
}
free(p);
}
}
//删除任意位置的元素
void deleteList(PNODE pHead,int pos)
{
if(isEmpty(pHead))
{
printf("链表为空，不可删除\n");
}
else
{
PNODE p=pHead->pNext;
int i=2;
while(p!=NULL && i!=pos)
{
p=p->pNext;
i++;
}
PNODE q=p->pNext;
p->pNext=q->pNext;
free(q);
}
}
int main()
{
PNODE pHead=createList();
bubbleSort(pHead);
traverseList(pHead);
return 0;
}

四、总结

从以上实现可以看出，链表的删除非常简便，但是查找很慢，很繁琐，需要从pHead一个个查起。

优点：插入删除简单，花费时间短。空间没有限制。

缺点：查询慢，比数组多一个pNext域，所占总空间大。

线性结构有数组和链表。数组和链表各有优缺点。没有哪一个最好。也就是没有最好，只有更好，看哪个更适合你的需求，就选择哪个结构。

本人初学，很多问题不甚明了。

如有错误或不当之处，敬请您不吝指正，

如果有问题需要探讨，烦请留言回复。