「C語言」用指針處理鏈表，單鏈表/雙向鏈表的建立/遍歷/插入/刪除。再讀   《C語言程序設計-譚浩強》

鏈表是一種常見的重要的數據結構.它是動態地進行存儲分配的一種結構。我們知道,用數組存放數據時,必須事先定義固定的長度(即元素個數).

比如,有的班級有100人,而有的班只有30人,如果要用同一個數組先後存放不同班級的學生數據,則必須定義長度爲100的數組.如果事先難以確定一個班的最多人數,則必須把數組定得足夠大,以能存放任何班級的學生數據.顯然這將會浪費內存.鏈表則沒有這種缺點,它根據需要開闢內存單元。

一、鏈表結構和靜態/動態鏈表

二、單鏈表的建立與遍歷

三、單鏈表的插入與刪除

四、雙向鏈表的概念

五、雙向鏈表的建立與遍歷

六、雙向鏈表的元素查找

七、循環鏈表的概念

八、合併兩個鏈表的實例

九、鏈表實戰

拓展思維、拉到最後去看看 (•̀ᴗ•́)و ̑̑

 

一、鏈表結構和靜態/動態鏈表

    鏈表是一種常見的數據結構——與數組不同的是：

        1.數組首先需要在定義時聲明數組大小，如果像這個數組中加入的元素個數超過了數組的長度時，便不能正確保存所有內容；鏈表可以根據大小需要進行拓展。

        2.其次數組是同一數據類型的元素集合，在內存中是按一定順序連續排列存放的；鏈表常用malloc等函數動態隨機分配空間，用指針相連。

    鏈表結構示意圖如下所示：

        

    在鏈表中，每一個元素包含兩個部分；數據部分和指針部分。數據部分用來存放元素所包含的數據，指針部分用來指向下一個元素。最後一個元素的指針指向NULL，表示指向的地址爲空。整體用結構體來定義，指針部分定義爲指向本結構體類型的指針類型。

    靜態鏈表需要數組來實現，即把線性表的元素存放在數組中。數組單元存放鏈表結點，結點的鏈域指向下一個元素的位置，即下一個元素所在數組單元的下標。這些元素可能在物理上是連續存放的，也有可能是不連續的，它們之間通過邏輯關係來連接——這就要涉及到數組長度定義的問題，實現無法預知定義多大的數組，動態鏈表隨即出現。

    動態鏈表指在程序執行過程中從無到有地建立起一個鏈表，即一個一個地開闢結點和輸入各結點的數據，並建立起前後相連的關係。

 

二、單鏈表的建立與遍歷

    單鏈表中，每個結點只有一個指針，所有結點都是單線聯繫，除了末爲結點指針爲空外，每個結點的指針都指向下一個結點，一環一環形成一條線性鏈。

    鏈表的創建過程：

        

 

    接下來在源碼中建立並遍歷輸出一個單鏈表。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>

/*單向鏈表*/
struct Student/*建立學生信息結構體模型*/ 
{
    char cName[20];/*學生姓名*/
    int iNumber;/*學生學號*/
    struct student *next;/*指向本結構體類型的指針類型*/
};

int iCount;/*全局變量表示鏈表長度*/ 

struct Student *Create();/*創建鏈表函數聲明*/ 
void print(struct Student *);/*遍歷輸出鏈表函數聲明*/

int main()
{
    int insert_n=2;/*定義並初始化要插入的結點號*/
    int delete_n=2;/*定義並初始化要刪除的結點號*/
    struct Student *pHead;/*聲明一個指向學生信息結構體的指針作pHead爲頭結點傳遞*/
    pHead=Create();/*創建鏈表，返回鏈表的頭指針給pHead*/
    print(pHead);/*將指針pHead傳入輸出函數遍歷輸出*/
    return 0; 
}

struct Student *Create()
{
    struct Student *pHead=NULL;/*初始化鏈表，頭指針爲空*/ 
    struct Student *pEnd,*pNew;
    iCount=0;/*初始化鏈表長度*/ 
    pEnd=pNew=(struct Student *)malloc(sizeof(struct Student));/*動態開闢一個學生信息結構體類型大小的空間，使得pEnd和pNew同時指向該結構體空間*/
    scanf("%s",pNew->cName);/*從輸入流獲取第一個學生姓名*/ 
    scanf("%d",&pNew->iNumber);/*從輸入流獲取第一個學生學號*/ 
    while(pNew->iNumber!=0)/*設定循環結束條件——學號不爲0時*/ 
    {
        iCount++;/*鏈表長度+1，即學生信息個數+1*/ 
        if(iCount==1)/*如果鏈表長度剛剛加爲1，執行*/ 
        {
            pNew->next=pHead;/*使指針指向爲空*/
            pEnd=pNew;/*跟蹤新加入的結點*/
            pHead=pNew;/*頭結點指向首結點*/
        }
        else/*如果鏈表已經建立，長度大於等於2時，執行*/ 
        {
            pNew->next=NULL;/*新結點的指針爲空*/
            pEnd->next=pNew;/*原來的結點指向新結點*/
            pEnd=pNew;/*pEnd指向新結點*/
        }
        pNew=(struct Student *)malloc(sizeof(struct Student));/*再次分配結點的內存空間*/
        scanf("%s",pNew->cName);/*從輸入流獲取第一個學生姓名*/ 
        scanf("%d",&pNew->iNumber);/*從輸入流獲取第一個學生學號*/ 
    }
    free(pNew);/*釋放結點空間*/
    return pHead;/*返回創建出的頭指針*/ 
}

void print(struct Student *pHead)
{
    struct Student *pTemp;/*定義指向一個學生信息結構體類型的臨時指針*/ 
    int iIndex=1;/*定義並出事哈變量iIndex，用來標識第幾個學生（信息）*/ 
    printf("總共%d個學生（信息）：\n",iCount);
    pTemp=pHead;/*指針得到首結點的地址*/ 
    while(pTemp!=NULL)/*當臨時指針不指向NULL時*/ 
    {
        printf("第%d個學生信息：\n",iIndex); 
        printf("姓名：%s",pTemp->cName); /*輸出姓名*/
        printf("學號：%d",pTemp->iNumber);/*輸出學號*/
        pTemp=pTemp->next;/*移動臨時指針到下一個結點*/ 
        iIndex++;/*進行自加運算*/ 
    }
}

三、單鏈表的插入與刪除

    在本實例中，插入時根據傳遞來的學號，插入到其後。

    刪除時根據其所在鏈表的位置，刪除並釋放該空間。

    主函數增加如下：

int main()
{
    int insert_n=2;/*定義並初始化要插入的結點號*/
    int delete_n=2;/*定義並初始化要刪除的結點號*/
    struct Student *pHead;/*聲明一個指向學生信息結構體的指針作pHead爲頭結點傳遞*/
    pHead=Create();/*創建鏈表，返回鏈表的頭指針給pHead*/
    pHead=Insert(pHead,insert_n);/*將指針pHead和要插入的結點數傳遞給插入函數*/
    print(pHead);/*將指針pHead傳入輸出函數遍歷輸出*/
    Delete(pHead,delete_n);/*將指針pHead和要刪除的結點數傳遞給刪除函數*/
    print(pHead);/*將指針pHead傳入輸出函數遍歷輸出*/
    return 0; 
}

插入函數：

struct Student *Insert(struct Student *pHead,int number)
{
    struct Student *p=pHead,*pNew;/*定義pNew指向新分配的空間*/ 
    while(p&&p->iNumber!=number)
        p=p->next;/*使臨時結點跟蹤到要插入的位置（該實例必須存在學號爲number的信息，插入其後，否則出錯）*/ 
    printf("姓名和學號：\n");
    /*分配內存空間，返回該內存空間的地址*/ 
    pNew=(struct Student *)malloc(sizeof(struct Student));
    scanf("%s",pNew->cName);
    scanf("%d",&pNew->iNumber);
    pNew->next=p->next;/*新結點指針指向原來的結點*/
    p->next=pNew;/*頭指針指向新結點*/
    iCount++;/*增加鏈表結點數量*/ 
    return pHead;/*返回頭指針*/ 
}

刪除函數：

void Delete(struct Student *pHead,int number)
{
    int i;
    struct Student *pTemp;/*臨時指針*/ 
    struct Student *pPre;/*表示要刪除結點前的結點*/ 
    pTemp=pHead;/*得到鏈表的頭結點*/ 
    pPre=pTemp;
    for(i=0;i<number;i++)
    {/*通過for循環使得Temp指向要刪除的結點*/ 
        pPre=pTemp;
        pTemp=pTemp->next; 
    }
    pPre->next=pTemp->next;/*連接刪除結點兩邊的結點*/ 
    free(pTemp);/*釋放要刪除結點的內存空間*/ 
    iCount--;/*減少鏈表中的結點個數*/ 
}

四、雙向鏈表的概念

    雙向鏈表基於單鏈表。單鏈表是單向的，有一個頭結點，一個尾結點，要訪問任何結點，都必須知道頭結點，不能逆着進行。而雙鏈表添加了一個指針域，通過兩個指針域，分別指向結點的前結點和後結點。這樣的話，可以通過雙鏈表的任何結點，訪問到它的前結點和後結點。

    在雙向鏈表中，結點除含有數據域外，還有兩個鏈域，一個存儲直接後繼結點的地址，一般稱爲右鏈域；一個存儲直接前驅結點地址，一般稱之爲左鏈域。

    雙向鏈表結構示意圖：

    

 

五、雙向鏈表的建立與遍歷

     雙向鏈表的源碼實戰和單鏈表類似，只是多了第二個指針域的控制，這裏直接貼上沒有註釋的源代碼。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>
#define N 10

typedef struct Node
{
    char name[20];
    struct Node *llink,*rlink;
}STUD;

STUD *creat(int);void print(STUD *);

int main()
{
    int number;
    char studname[20];
    STUD *head,*searchpoint;
    number=N;
    head=creat(number);
    print(head);
    printf("請輸入你要查找的人的姓名：");
    scanf("%s",studname);
    searchpoint=search(head,studname);
    printf("你所要查找的人的姓名是：%s",*&searchpoint->name); 
    return 0;
}

STUD *creat(int n)
{
    STUD *p,*h,*s;
    int i;
    if((h=(STUD *)malloc(sizeof(STUD)))==NULL)
    {
        printf("不能分配內存空間");
        exit(0);        
    }
    h->name[0]='\0';
    h->llink=NULL;
    h->rlink=NULL;
    p=h;
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        if((s=(STUD *)malloc(sizeof(STUD)))==NULL)
        {
        printf("不能分配內存空間");
        exit(0);        
        }
        p->rlink=s;
        printf("請輸入第%d個人的姓名",i+1);
        scanf("%s",s->name);
        s->llink=p;
        s->rlink=NULL;
        p=s;
    }
    h->llink=s;
    p->rlink=h;
    return(h);
}

void print(STUD *h)
{
    int n;
    STUD *p;
    p=h->rlink;
    printf("數據信息爲：\n");
    while(p!=h)
    {
        printf("%s ",&*(p->name));
        p=p->rlink;
    }
    printf("\n");
}

六、雙向鏈表的元素查找

     查找函數  STUD *search(STUD *,char *);

STUD *search(STUD *h,char *x)
{
    STUD *p;
    char *y;
    p=h->rlink;
    while(p!=h)
    {
        y=p->name;
        if(strcmp(y,x)==0)
            return(p);
        else
            p=p->rlink;
    }
    printf("沒有查到該數據！");
}

七、循環鏈表的概念

    類似於單鏈表，循環鏈表也是一種鏈式的存儲結構，由單鏈表演化而來。

    單鏈表的最後一個結點的指針指向NULL，而循環鏈表的最後一個結點的指針指向鏈表頭結點。

    這樣頭尾相連，形成了一個環形的數據鏈。

    循環鏈表的建立不需要專門的頭結點。

    判斷循環鏈表是否爲尾結點時，只需判斷該節點的指針域是否指向鏈表頭節點。

 

八、合併兩個鏈表的實例

    建立兩個帶頭節點的學生鏈表，每個節點包含學號、姓名和成績，鏈表都按學號升序排列，將它們合併爲一個鏈表仍按學號升序排列。

    算法分析：

        合併鏈表用merge()函數實現。函數中定義3個工作指針a、b、c，其中a、b分別指向La鏈表、Lb鏈表的當前結點，C指向合併後的鏈表尾結點。合併後鏈表的頭結點共用La鏈表的頭結點。

        ①合併前，先讓a和b分別指向兩個鏈表的第一個結點，c指向La鏈表的頭結點。

        ②合併時應該分3種情況討論，即La和Lb都沒有處理完；La沒處理完，但Lb處理完畢；Lb沒處理完，但La處理完畢。

        ③合併過程中應始終將La和Lb鏈表中較小的一個鏈接在Lc中，方能保持有序。

void merge(struct stud *La,struct stud *Lb)
{
    struct stud *a,*b,*c;
    c=La;
    a=La->next;/* 合併前 */
    b=Lb->next;
    while(a!=NULL && b!=NULL)/* La和Lb都沒處理完 */
    {
        if(a->num <= b->num)
        {
            c->next=a;
            c=a;
            a=a->next;
        }
        else
        {
            c->next=b;
            c=b;
            b=b->next;
        }
    }
    if(a!=NULL)
        c->next=a;/* 若La沒有處理完 */
    else
        c->next=b;/* 若Lb沒有處理完 */
    free(Lb); /* 釋放Lb的頭結點 */
}

九、實戰

   源自《C語言程序設計-譚浩強》

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

// 沒有
// 每重新進一次main()，都產生一層函數嵌套，很多次後會發生什麼 

typedef struct Movie
{
    int id;/*影片編號*/
    char name[20];/*影片名稱*/
    char director[10];/*導演*/
    char actor[20];/*主演*/
    char date[10];/*上映日期*/
    float score;/*影片評分*/
    struct Movie *next;/*指向下一個節點的指針*/
}Film;

int iCount;
Film *pMain=NULL;

void menu();/*菜單*/ 
Film *Create();/*創建鏈表函數聲明*/
void printAll(Film *head);/*顯示所有影片的信息*/
Film *findFilm(Film *,int);/*查詢影片信息*/
void printFilm(Film *Film);/*輸出單個影片信息*/
void modifyFilm(Film *,int);/*修改影片信息*/
void deleteFilm(Film *,int);/*刪除影片信息*/

/* 統計鏈表長度，這裏由iCount代替 */ 
//int length(Film *);/*顯示影片總數*/ 

int main()
{
    menu();
    return 0;
}

void menu()
{
    int choice;
    int id;
    printf("\n\n");
    printf("\t------------------------------------\n");
    printf("\t|     歡迎使用影片信息管理系統     |\n");
    printf("\t------------------------------------\n");
    printf("\t|          1-錄入影片信息          |\n");
    printf("\t|          2-查詢影片信息          |\n");
    printf("\t|          3-修改影片信息          |\n");
    printf("\t|          4-刪除影片信息          |\n");
    printf("\t|          5-顯示所有影片          |\n");
    printf("\t|          6-  影片總數            |\n");
    printf("\t|          7-  退出程序            |\n");
    printf("\t請選擇功能 1-7 ：");
    scanf("%d",&choice);
    getchar();
    system("cls");
    switch(choice)
    {
        case 1:
            pMain=Create(); 
            if(pMain==NULL)
                printf("\t錄入出錯了 =、=\n");
            else
            {
                system("cls");
                printf("\t成功錄入%d個影片信息\n",iCount);
            } 
            menu();
            break;
        case 2:
            if(pMain==NULL)
            {
                printf("\t沒有任何影片可供查詢\n");
            }
            else
            {
                printf("\t輸入查詢的id：");
                scanf("%d",&id);
                printFilm(findFilm(pMain,id));
            }
            menu();
            break;
        case 3:
            if(pMain==NULL)
            {
                printf("\t沒有任何影片可供修改\n");
            }
            else
            {
                printf("\t輸入修改的id：");
                scanf("%d",&id);
                modifyFilm(pMain,id);
                system("cls");
                printf("\t修改成功\n");
            }
            menu();
            break;
        case 4:
            if(pMain==NULL)
            {
                printf("\t沒有任何影片可供刪除\n");
            }
            else
            {
                printf("\t輸入刪除的id：");
                scanf("%d",&id);
                deleteFilm(pMain,id); 
                system("cls");
                printf("\t刪除成功\n");
            }
            menu();
            break;
        case 5:
            if(pMain==NULL)
            {
                printf("\t沒有任何影片可供顯示\n");
                menu();
            }
            else
                printAll(pMain);
            menu();
            break;
        case 6:
            printf("\t影片總數爲：%d",iCount);
            menu();
            break;
        case 7:
            exit(0);
            break;
        default:
            menu();
            break;
    }
}

Film *Create()
{
    int flag;
    Film *pHead=NULL;
    Film *pNew,*pEnd;
    Film *qq;
    pEnd=pNew=(Film *)malloc(sizeof(Film));
    iCount=0;
    printf("\n\n\t該錄入將重新賦值。\n");
    printf("\t請輸入影片編號：");
    scanf("%d",&pNew->id);
    printf("\t請輸入影片名稱：");
    scanf("%s",pNew->name);
    printf("\t請輸入導演：");
    scanf("%s",pNew->director);
    printf("\t請輸入主演：");
    scanf("%s",pNew->actor);
    printf("\t請輸入上映日期：");
    scanf("%s",pNew->date);
    printf("\t請輸入影片評分：");
    scanf("%f",&pNew->score);
    printf("\n");
    printf("\t是否繼續輸入(1繼續，其它則退出並返回主菜單):");
    scanf("%d",&flag);
    while(flag==1)
    {
        iCount++;
        if(iCount==1)
        {
            pNew->next=pHead;
            pEnd=pNew;
            pHead=pNew;
        }
        else
        {
            pNew->next=NULL;
            pEnd->next=pNew;
            pEnd=pNew;
        }
        pNew=(Film *)malloc(sizeof(Film));
        printf("\t請輸入影片編號：");
        scanf("%d",&pNew->id);
        printf("\t請輸入影片名稱：");
        scanf("%s",pNew->name);
        printf("\t請輸入導演：");
        scanf("%s",pNew->director);
        printf("\t請輸入主演：");
        scanf("%s",pNew->actor);
        printf("\t請輸入上映日期：");
        scanf("%s",pNew->date);
        printf("\t請輸入影片評分：");
        scanf("%f",&pNew->score);
        printf("\n");
        printf("\t是否繼續輸入(1繼續，其它則退出並返回主菜單):");
        scanf("%d",&flag);
    }
    iCount++;
    pNew->next=NULL;
    pEnd->next=pNew;
    pEnd=pNew;
    pNew=(Film *)malloc(sizeof(Film));
    free(pNew);
    return(pHead);
}

void printAll(Film *head)
{
    Film *p=head;
    if(p)/*鏈表不爲空時才輸出表頭*/ 
    {
        printf("    編號    名稱    導演    主演    上映時間    評分    \n");
        printf("--------------------------------------------------------\n");
    }
    while(p)/*遍歷鏈表，輸出每個結點的信息*/
    {
        printf("\t%d\t%s\t%s\t%s\t%s\t\t%f\n",p->id,p->name,p->director,p->actor,p->date,p->score);
        p=p->next;
    }
}

Film *findFilm(Film *head,int id)
{
    Film *p=head;
    while(p&&p->id!=id)/*如果p不爲空並且p不是要找的結點*/ 
        p=p->next;/*令p指向下一個結點*/ 
    return p;
}

void printFilm(Film *film)
{
    if(!film)/*如果指針爲空，即不存在該結點*/ 
        printf("\t%s\n","沒有查詢到該影片的信息，請檢查輸入");
    else/*若指針不爲空則輸出影片信息*/ 
    {
        printf("    編號    名稱    導演    主演    上映時間    評分    \n");
        printf("--------------------------------------------------------\n");
        printf("\t%d\t%s\t%s\t%s\t%s\t\t%f\n",film->id,film->name,film->director,film->actor,film->date,film->score);
    }
}

void modifyFilm(Film *head,int id)
{
    Film *p=findFilm(head,id);/*首先查找該id的影片，將結果保存在p中*/ 
    if(p)/*如果查找到影片，則可以修改*/ 
    {
        printf("\t======================================================\n");
        printf("\t               ***** 修改影片信息 *****               \n");
        printf("\t======================================================\n");
        printf("該影片的信息如下：\n");
        printFilm(p);
        printf("\t請輸入影片編號：");
        scanf("%d",&p->id);
        printf("\t請輸入影片名稱：");
        scanf("%s",p->name);
        printf("\t請輸入導演：");
        scanf("%s",p->director);
        printf("\t請輸入主演：");
        scanf("%s",p->actor);
        printf("\t請輸入上映日期：");
        scanf("%s",p->date);
        printf("\t請輸入影片評分：");
        scanf("%f",&p->score);
    }
    else
        printf("\t未查詢到該影片的信息，請檢查輸入.\n");
}

void deleteFilm(Film *head,int id)
{
    Film *q,*p=head;
    if(head->id==id)/*如果要刪除的是頭結點*/ 
    {
        head=(head->next);
        free(p);
    }
    else/*若要刪除的不是頭結點*/ 
    {
        while(p)/*遍歷鏈表尋找要刪除的結點*/ 
        {
            if(p->id==id)
            {
                q->next=p->next;
                free(p);/*釋放內存空間*/ 
                break;
            }
            q=p;/*q爲p的前驅結點*/ 
            p=p->next;
        }
    }
}

/* 統計鏈表長度，這裏由iCount代替 */ 
//int length(Film *head)/*統計鏈表長度*/ 
//{
//    Film *p=head;
//    int count=0;
//    while(p)/*遍歷鏈表*/ 
//    {
//        p=p->next;
//        ++count;
//    }
//    return count;
//}

影片信息管理系統