链表中的数据是以节点来表示的,每个结点的构成:元素(数据元素的映象) + 指针(指示后继元素存储位置),元素就是存储数据的存储单元,指针就是连接每个结点的地址数据。以“结点的序列”表示线性表称作线性链表(单链表)
单链表是链式存取的结构,为找第 i 个数据元素,必须先找到第 i-1 个数据元素。
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <stdbool.h>
- #include <assert.h>
- //#define DEBUG // 调试插桩信息宏
- /// 版本V0.0.2更新
- /// ①将InsertNode重新实现为两个函数
- // 将数据data插入链表的第position个位置
- // LinkListNode* InsertNode(LinkList *list, int position, ElemType data)
- // 将数据data插入链表的pNode结点的下一个位置个位置
- // LinkListNode* AddNode(LinkList *list, LinkListNode *prevNode, ElemType data)
- /// ②将DelNode重新实现为三个函数
- // 删除链表list中第position个指针
- // ElemType DeleteNode(LinkList *list, int position)
- // 删除链表list中prevNode结点之后的指针个指针
- // ElemType SubNode(LinkListNode *prevNode)
- // 删除链表list中currNode指针所指向的那个结点
- // ElemType DeleteCurrNode(LinkList *list, LinkListNode *currNode)
- /// ③将FindNode重新实现为三个函数
- // 查找到链表list中第position个结点
- // LinkListNode* FindPosNode(LinkList *list, int position);
- // 在链表list中找到currNode的前一个结点
- // LinkListNode *FindPrevNode(LinkList *list, LinkListNode *currNode);
- // 判断结点node指向的区域是不是链表中的结点
- // int IsNodeInList(LinkList *list, LinkListNode *node);
- ///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
- ///
- /// 带头结点的单链表结构体
- ///
- ///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
- typedef int ElemType; // 自定义数据类型
- //typedef struct LinkListNode* PLinkListNode; // 链表结点指针域
- // 链表结点数据域
- typedef struct LinkListNode
- {
- ElemType m_data; // 数据域
- struct LinkListNode *m_next; // 指针域
- }LinkListNode;
- // 带头结点的单项链表
- typedef struct LinkList
- {
- LinkListNode *m_head; // 链表头结点
- int m_length; // 单链表数据结点个数指针域
- }LinkList;
- ///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
- ///
- /// 创建和初始化单链表
- ///
- /// 创建 LinkList* CreatLinkList(void)
- /// 初始化 void InitLinkList(LinkList *list)
- ///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
- /**
- LinkList* CreatLinkList(void)
- 参数
- list : 指向一个链表指针,此处传入表头地址
- 返回值
- 若成功返回创建好的单链表的指针
- 功能
- 开辟一个单链表数据结构,并初始化头结点,然后将创建好的单链表指针返回
- 注意
- 使用CreateLinkList创建的单链表,需要用DestroyLinkList来销毁
- 以免发生内存泄漏
- */
- LinkList* CreateLinkList(void)
- {
- LinkList *list = NULL;
- if((list = (LinkList *)malloc(sizeof(LinkList))) == NULL) // 开辟单链表的空间
- { // 开辟失败
- fprintf(stderr, "not enough memory when CREATE LIST...\n");
- exit(EXIT_FAILURE);
- }
- InitLinkList(list); // 初始化单链表
- return list;
- }
- /**
- void InitLinkList(LinkList *list)
- 参数
- list : 指向一个链表指针,此处传入表头地址
- 返回值
- 无
- 功能
- 初始化单链表, 执行以下操作
- ①开辟头结点的空间 ②进行必要的初始化[头结点的初始化和单链表结点数目的初始化]
- 注意
- 使用InitLinkList初始化的单链表(初始化时malloc了头结点m_head的空间)
- 而使用用FinitLinkList来进行后处理(后处理时free了头结点的m_head空间)
- 以免发生内存泄漏
- */
- void InitLinkList(LinkList *list)
- {
- if((list->m_head = malloc(sizeof(LinkListNode))) == NULL) // 为头结点开辟空间
- { // 开辟失败
- fprintf(stderr, "not enough memory when MALLOC HEAD...");
- exit(EXIT_FAILURE);
- }
- list->m_head->m_next = NULL; // 初始化只有头结点
- list->m_head->m_data = 0; // 数据元素个数为0
- list->m_length = 0; // 数据元素个数为0
- }
- ///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
- ///
- /// 销毁以及后处理单链表
- ///
- /// 销毁用CreateLinkList创建的单链表
- /// void DestroyLinkList(LinkList *list)
- ///
- /// 后处理单链表,
- /// void FinitLinkList(LinkList *list)
- ///
- /// 清空单链表中的所有元素
- /// void ClearLinkList(LinkList *list)
- ///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
- /**
- void DestroyLinkList(LinkList *list)
- 参数
- list : 指向一个链表指针,此处传入表头地址
- 返回值
- 无
- 功能
- 销毁用CreateLinkList创建的单链表,执行以下操作
- ①清空单链表 ②释放头结点 ③释放单链表
- 注意
- 使用CreateLinkList创建的单链表,需要用DestroyLinkList来销毁
- 以免发生内存泄漏
- */
- LinkList* DestroyLinkList(LinkList *list)
- {
- ClearLinkList(list); // 清空链表
- FinitLinkList(list); // 销毁头结点
- if(list != NULL) // 销毁链表的空间
- {
- free(list);
- list = NULL;
- }
- }
- /**
- void FinitLinkList(LinkList *list)
- 参数
- list : 指向一个链表指针,此处传入表头地址
- 返回值
- 无
- 功能
- 后处理单链表, 执行以下操作
- ①开辟头结点的空间 ②进行必要的初始化[头结点的初始化和单链表结点数目的初始化]
- 注意
- 使用InitLinkList初始化的单链表(初始化时malloc了头结点m_head的空间)
- 而使用用FinitLinkList来进行后处理(后处理时free了头结点的m_head空间)
- 以免发生内存泄漏
- */
- void FinitLinkList(LinkList *list)
- {
- assert(list->m_head->m_next == NULL); // 后处理指针针对空链表
- // assert(list->m_length == 0);
- if(list->m_head != NULL) // 如果此时头结点空间未被销毁
- {
- free(list->m_head);
- list->m_head = NULL;
- list->m_length = -1; // 未经初始化的单链表元素个数记为-1
- }
- }
- /**
- void ClearLinkList(LinkList *list)
- 参数
- list : 指向一个链表指针,此处传入表头地址
- 返回值
- 无
- 功能
- 清空单链表中的所有元素
- */
- void ClearLinkList(LinkList *list)
- {
- while(list->m_head->m_next != NULL)
- {
- DeleteNode(list, 0);
- }
- }
- ///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
- ///
- /// 查找函数
- ///
- /// 查找到链表list中第position个结点
- /// LinkListNode* FindPosNode(LinkList *list, int position)
- ///
- /// 在链表list中找到currNode的前一个结点
- /// LinkListNode *FindPrevNode(LinkList *list, LinkListNode *currNode)
- ///
- /// 判断结点node指向的区域是不是链表中的结点
- /// int IsNodeInList(LinkList *list, LinkListNode *node)
- ///
- /// 找到数据域为data的结点首次出现的位置并返回结点信息
- /// LinkListNode* FindNodeData(LinkList *list, ElemType data, int *position)
- ///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
- /**
- LinkListNode* FindPosNode(LinkList *list, int position)
- 参数
- list : 指向一个链表指针,此处传入表头地址
- positon : 带查找的链表指针的位置
- 返回值
- 若成功返回指向待查找结点的指针
- 若失败返回NULL
- 功能
- 查找到链表list中第position个结点
- */
- LinkListNode* FindPosNode(LinkList *list, int position)
- {
- assert(list != NULL); // 链表不能为空
- assert(position >= -1 && position < list->m_length); // 插入的w位置只能在[-1~length]
- LinkListNode *pNode = list->m_head;
- int pos = -1;
- while(pNode != NULL && pos < position) // 遍历单链表,找到第position个结点的位置
- {
- pNode = pNode->m_next;
- pos++;
- }
- if(pNode == NULL || pos < position)
- {
- return NULL;
- }
- else
- {
- #ifdef DEBUG
- printf("Find the %d point SUCCESS...[%p]\n", position, pNode);
- #endif // DEBUG
- return pNode;
- }
- }
- /**
- LinkListNode *FindPrevNode(LinkList *list, LinkListNode *currNode);
- 参数
- list : 指向一个链表指针,此处传入表头地址
- currNode : 待查找的链表指针的位置
- 返回值
- 若成功返回指向待查找结点的指针
- 若失败返回NULL
- 功能
- 在链表list中找到currNode的前一个结点
- */
- LinkListNode *FindPrevNode(LinkList *list, LinkListNode *currNode)
- {
- assert(list != NULL);
- assert(currNode != NULL);
- LinkListNode *pNode = list->m_head;
- while(pNode->m_next != NULL && pNode->m_next != currNode)
- {
- pNode = pNode->m_next;
- }
- if(pNode->m_next == currNode) // 查找成功
- {
- return pNode;
- }
- else // 查找失败
- {
- return NULL;
- }
- }
- /**
- int IsNodeInList(LinkList *list, LinkListNode *node)
- 参数
- list : 指向一个链表指针,此处传入表头地址
- node : 指向待查找的结点的指针
- 返回值
- 若成功 返回结点node在链表中的位置
- 若失败 返回-1
- 功能
- 判断结点node指向的区域是不是链表中的结点
- */
- int IsNodeInList(LinkList *list, LinkListNode *node)
- {
- assert(list != NULL); // 链表不能为空 assert(Node != NULL); // 待查找的指针不能为空
- LinkListNode *pNode = list->m_head;
- int pos = -1;
- while(pNode != NULL && pNode != node) // 遍历单链表,找到第position个结点的位置
- {
- pNode = pNode->m_next;
- pos++;
- }
- if(pNode == NULL)
- { // 查找成功
- return -1;
- }
- else
- { // 查找失败
- #ifdef DEBUG
- printf("Find the [%p] point in the first %d pointer of the list...\n", fNode, pos);
- #endif // DEBUG
- return pos;
- }
- }
- /**
- LinkListNode* FindData(LinkList *list, ElemType data, , int *position)
- 参数
- list : 指向一个链表指针,此处传入表头地址
- data : 待查找的结点的数据信息
- 返回值
- 若成功 返回结点node在链表中的位置
- 若失败 返回-1
- 功能
- 找到数据域为data的结点首次出现的位置并返回结点信息
- */
- LinkListNode* FindNodeData(LinkList *list, ElemType data, int *position)
- {
- LinkListNode *node = list->m_head->m_next;
- int pos = 0;
- while(node != NULL && node->m_data != data)
- {
- node = node->m_next;
- pos++;
- }
- *position = pos; // 将出现的位置传递回去
- return node; // 返回结点的信息
- }
- ///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
- ///
- /// 插入函数
- ///
- /// 将数据data插入链表的prevNode结点的下一个位置个位置
- /// LinkListNode *AddNode(LinkList *list, LinkListNode *prevNode, ElemType data)
- ///
- /// 将数据data插入链表的第position个位置
- /// LinkListNode *InsertNode(LinkList *list, int position, ElemType data)
- ///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
- /**
- LinkListNode* AddNode(LinkList *list, LinkListNode *prevNode, ElemType data);
- 参数
- list : 指向一个链表指针,此处传入表头地址
- prevNode : 待插入位置的前一个结点
- data : 待插入结点的数据
- 返回值
- 无
- 功能
- 将数据data插入链表的prevNode结点的下一个位置个位置
- */
- LinkListNode *AddNode(LinkList *list, LinkListNode *prevNode, ElemType data)
- {
- assert(prevNode != NULL); // 插入点不能是空指针
- LinkListNode *newNode = NULL;
- if((newNode = (LinkListNode *)malloc(sizeof(LinkListNode))) == NULL) // 为新结点开辟空间
- { // 开辟新结点失败
- fprintf(stderr, "not enough memeory\n");
- exit(EXIT_FAILURE);
- }
- //else
- //{
- // 开辟新结点成功
- newNode->m_data = data;
- newNode->m_next = NULL;
- // 将指针newNode连接在pNode的后面
- newNode->m_next = prevNode->m_next;
- prevNode->m_next = newNode;
- list->m_length++; // 结点数目增加一个
- list->m_head->m_data++; // 头结点的数据域同样存储着结点总数
- //}
- #ifdef DEBUG
- printf("The new node is inserted after point pointer[%p]\n", pNode);
- #endif // DEBUG
- return newNode;
- }
- /**
- void InsertNode(LinkList *list, int position, ElemType data)
- 参数
- list : 指向一个链表指针,此处传入表头地址
- positon : 待插入结点的位置
- data : 待插入结点的数据
- 返回值
- 无
- 功能
- 将数据data插入链表的第position个位置
- */
- LinkListNode *InsertNode(LinkList *list, int position, ElemType data)
- {
- assert(list != NULL);
- assert(position >=0 && position < list->m_length + 1);
- LinkListNode *prevNode = FindPosNode(list, position - 1); // 找到待插入位置的前一个结点
- LinkListNode *newNode = NULL;
- // 下面调用InsertPointNode直接将结点插入到pNode结点后面
- if((newNode = AddNode(list, prevNode, data)) != NULL) // 将新的结点插入到待插入前一个指针的后面
- { // 插入成功
- return newNode; // 返回新插入的结点
- #ifdef DEBUG
- printf("Insert the value %d into list at position %d...\n", data, position);
- #endif // DEBUG
- }
- else
- {
- return NULL; // 插入失败返回NULL
- }
- // // 以可以使用下面的代码
- // if((newNode = (LinkListNode *)malloc(sizeof(LinkListNode))) == NULL) // 为新结点开辟空间
- // { // 开辟新结点失败
- // fprintf(stderr, "not enough memeory\n");
- // exit(EXIT_FAILURE);
- // }
- // else
- // { // 开辟新结点成功
- // newNode->m_data = data;
- // newNode->m_next = NULL;
- //
- // // 将指针newNode连接在pNode的后面
- // newNode->m_next = prevNode->m_next;
- // prevNode->m_next = newNode;
- //
- // list->m_length++; // 结点数目增加一个
- // list->m_head->m_data++; // 头结点的数据域同样存储着结点总数
- // }
- }
- ///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
- ///
- /// 删除函数
- ///
- /// 删除链表list中prevNode结点之后的指针个指针
- /// void DeleteNode(LinkList *list, int position)
- ///
- /// 删除链表list中prevNode结点之后的指针个指针
- /// ElemType SubNode(LinkList *list, LinkListNode *prevNode)
- ///
- /// 删除链表list中prevNode结点之后的指针个指针
- /// ElemType DeleteCurrNode(LinkList *list, LinkListNode *currNode)
- ///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
- /**
- void DeleteNode(LinkList *list, int position)
- 参数
- list : 指向一个链表指针,此处传入表头地址
- positon : 待删除结点的位置
- 返回值
- 返回待删除结点的数据域
- 功能
- 删除链表list中prevNode结点之后的指针个指针
- */
- ElemType DeleteNode(LinkList *list, int position)
- {
- assert(list != NULL);
- assert(position >=0 && position < list->m_length);
- LinkListNode *prevNode = FindPosNode(list, position - 1); // 找到第position - 1个结点
- // 删除pNode的后一个结点
- LinkListNode *delNode = prevNode->m_next;
- ElemType delElem = delNode->m_data;
- prevNode->m_next = delNode->m_next;
- free(delNode);
- list->m_length--; // 结点数目减少一个
- list->m_head->m_data--; // 头结点的数据域同样存储着结点总数
- return delNode;
- }
- /**
- ElemType DeleteCurrNode(LinkList *list, LinkListNode *currNode);
- 参数
- list : 指向一个链表指针,此处传入表头地址
- positon : 待删除结点的位置
- 返回值
- 返回待删除结点的数据域
- 功能
- 删除链表list中prevNode结点之后的指针个指针
- */
- ElemType SubNode(LinkList *list, LinkListNode *prevNode)
- {
- assert(list != NULL); // 链表不能为空
- assert(prevNode != NULL); // 待删除结点的前一个位置不能为空
- assert(IsNodeInList(list, prevNode) != -1); // 待删除位置的前一个结点必须在链表中
- // 删除pNode的后一个结点
- LinkListNode *delNode = prevNode->m_next;
- ElemType delElem = delNode->m_data;
- prevNode->m_next = delNode->m_next;
- free(delNode);
- list->m_length--; // 结点数目减少一个
- list->m_head->m_data--; // 头结点的数据域同样存储着结点总数
- return delElem;
- }
- /**
- ElemType DeleteCurrNode(LinkList *list, LinkListNode *currNode);
- 参数
- list : 指向一个链表指针,此处传入表头地址
- positon : 待删除结点的位置
- 返回值
- 返回待删除结点的数据域
- 功能
- 删除链表list中prevNode结点之后的指针个指针
- */
- ElemType DeleteCurrNode(LinkList *list, LinkListNode *currNode)
- {
- assert(list != NULL); // 链表不能为空
- assert(currNode != NULL); // 待删除结点的前一个位置不能为空
- assert(IsNodeInList(list, currNode) != -1); // 待删除的结点必须在链表中
- ElemType delElem = -1; // 待删除结点的数据域
- LinkListNode *delNode = NULL; // 指向将要删除的结点的指针
- if(currNode->m_next != NULL) // 如果待删除结点不是最后一个结点
- {
- // 将currNode的后一个结点delNode作为删除结点,
- delNode = currNode->m_next;
- currNode->m_next = delNode->m_next; //从链表中删除delNode
- // 并将delNode的数据域保存到delNode中
- delElem = currNode->m_data; // delElem保存currNode的数据域
- currNode->m_data = delNode->m_data; // 真正删除的结点其实是currNode下一个结点, 因此用currNode保存下一个结点的数据域
- }
- else // 否则待删除结点是最后一个结点
- {
- // 直接将最后一个结点删除即可, 应该把其前一个结点的指针域赋值为空
- delNode = currNode;
- // 下面应该将currnNode的前一个结点的指针域赋值为空[时间复杂度O(n)]
- LinkListNode *prevNode = FindPrevNode(list, currNode);
- prevNode->m_next = NULL;
- }
- free(delNode);
- list->m_length--; // 结点数目减少一个
- list->m_head->m_data--; // 头结点的数据域同样存储着结点总数
- return delElem;
- }
- ///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
- ///
- /// 其他函数
- ///
- /// 显示单链表的信息
- /// void ShowList(LinkList *list
- ///
- /// 删除链表list中prevNode结点之后的指针个指针
- /// void SetNode(LinkList *list, int position, ElemType data)
- ///
- /// 获取单链表list第position个结点的数据域
- /// ElemType GetNode(LinkList *list, int position)
- ///
- /// 获取单链表list的长度[即元素个数]
- /// int LengthLinkList(LinkList *list)
- ///
- /// 判断当前链表是否是空链表
- /// bool IsEmptyLinkList(LinkList *list)
- ///*////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
- /**
- void ShowLinkList(LinkList *list)
- 参数
- list : 指向一个链表指针,此处传入表头地址
- 返回值
- 无
- 功能
- 显示单链表的信息
- */
- void ShowList(LinkList *list)
- {
- // assert(list->m_head != NULL)
- if(list->m_head == NULL) // 单链表可能没有被初始化
- {
- fprintf(stderr, "you can't SHOW the list without the list INITLINKLIST...\n");
- return ;
- }
- printf("there are %d data in list\n", list->m_length);
- if(list->m_length == 0)
- {
- return ;
- }
- LinkListNode *pNode = list->m_head->m_next; // 从头指针开始遍历
- while(pNode != NULL) //开始遍历单链表
- {
- printf("%d ", pNode->m_data);
- pNode = pNode->m_next;
- }
- printf("\n");
- // ElemType data;
- // for(int pos = 0; pos < list->m_length; pos++)
- // {
- // data = GetNode(list, pos);
- // printf("%d ", data);
- // }
- // printf("\n");
- }
- /**
- void SetNode(LinkList *list, int position, ElemType data)
- 参数
- list : 指向一个链表指针,此处传入表头地址
- positon : 待修改的结点的数据
- data : 待更正的新数据域
- 返回值
- 无
- 功能
- 修改单链表list第position个结点的数据域为data
- */
- void SetNode(LinkList *list, int position, ElemType data)
- {
- LinkListNode *pNode = FindPosNode(list, position); // 找到单链表的第position个结点
- pNode->m_data = data;
- }
- /**
- ElemType GetNode(LinkList *list, int position
- 参数
- list : 指向一个链表指针,此处传入表头地址
- positon : 待查询的结点的位置
- 返回值
- 获取到的结点数据
- 功能
- 获取单链表list第position个结点的数据域
- */
- ElemType GetNode(LinkList *list, int position)
- {
- LinkListNode *pNode = FindPosNode(list, position); // 找到单链表的第position个结点
- return pNode->m_data;
- }
- /**
- int LengthLinkList(LinkList *list)
- 参数
- list : 指向一个链表指针,此处传入表头地址
- positon : 待查询的结点的位置
- 返回值
- 获取到的结点数据
- 功能
- 获取单链表list的长度[即元素个数]
- */
- int LengthLinkList(LinkList *list)
- {
- return list->m_length;
- }
- /**
- bool IsEmptyLinkList(LinkList *list)
- 参数
- list : 指向一个链表指针,此处传入表头地址
- 返回值
- 如果单链表是空表,返回true
- 否则返回false
- 功能
- 判断当前链表是否是空链表
- */
- bool IsEmptyLinkList(LinkList *list)
- {
- return (list->m_length == 0);
- // return (list->m_head->m_next == NULL);
- }
- #define LIST_SIZE 7
- // 主函数
- int main(void)
- {
- int pos;
- printf("TEST 1...\n");
- LinkList *plist = CreateLinkList( ); // 创建单链表
- for(int pos = 0; pos < LIST_SIZE; pos++) // 循环向单链表中插入数据
- {
- InsertNode(plist, pos, pos + 1);
- }
- ShowList(plist); // 插入结束后显示单链表的信息
- DeleteNode(plist, 0); // 删除第一个元素
- ShowList(plist);
- DeleteNode(plist, 1); // 删除第二个元素
- ShowList(plist);
- ClearLinkList(plist); // 将单链表清空
- ShowList(plist);
- DestroyLinkList(plist); // 将单链表销毁
- plist = NULL;
- printf("\n\nTEST 2...\n");
- LinkList list;
- InitLinkList(&list); // 初始化单链表
- for(int pos = 0; pos < LIST_SIZE; pos++) // 训话向单链表中插入数据
- {
- InsertNode(&list, pos, pos + 1);
- }
- ShowList(&list); // 显示单链表
- ClearLinkList(&list); // 清空单链表
- // FinitLinkList(&list); // ERROR== list->m_head->m_next == NULL
- ShowList(&list);
- printf("\n\nTEST 3...\n");
- LinkListNode *prevNode = list.m_head;
- LinkListNode *addNode = NULL;
- for(int pos = 0; pos < LIST_SIZE; pos++)
- {
- if((addNode = AddNode(&list, prevNode, pos + 1)) != NULL)
- {
- prevNode = addNode;
- }
- }
- ShowList(&list);
- while(IsEmptyLinkList(&list) != true) // 循环删除单链表中的数据
- {
- DeleteCurrNode(&list, list.m_head->m_next);
- }
- ShowList(&list); // 显示单链表
- return EXIT_SUCCESS;
- }
转载:http://blog.csdn.net/gatieme/article/details/42496989