C 鏈表的操作（C語言實現）

原博客地址：http://blog.csdn.net/lpp0900320123/article/details/20356143

簡述

最近在做外部FLASH的動態存儲（鏈表方式），對鏈表理解嚴重欠缺，在此標記補補。
學習數據結構，毋庸置疑鏈表必須學好，後面的棧、隊列、樹、圖都是以鏈表爲基礎的；鏈表的種類很多，有單鏈表、雙鏈表、循環鏈表、非循環鏈表；在此，我們以非循環單鏈表爲例，來講鏈表的創建、求長度、排序、插入和排序。

什麼是鏈表

鏈表包含以下特徵：
（1）由n個節點離散分配；
（2）每個節點通過指針連接；
（3）每一個節點由一個前驅節點和一個後驅節點；
（4）首節點沒有前驅節點，尾節點沒有後驅節點。

滿足上面的4條，我們就稱爲鏈表；鏈表既然由很多個節點，那節點又由什麼組成？節點由兩個部分組成，一是數據域，用來存放有效數據；二是指針域，用來指向下一個節點；下面用C語言來構建鏈表數據結構，首先應該構造出節點，然後再把所有的節點連起來，就構成了鏈表。

節點的構造

typedef struct Node  
{  
    int data;//數據域，用來存放數據域；  
    struct Node *pNext;//定義一個結構體指針，指向下一次個與當前節點數據類型相同的節點  
}NODE,*PNODE;  //NODE等價於 struct Node; PNODE等價於struct Node *； 此處用大寫是爲了與變量區分，可以讓人容易變出是個數據類型  

typedef 只是給數據類型取個別名，即 typedef 數據類型 別名；我們知道struct Node 是我們定義的數據類型。

鏈表的創建

在創建鏈表之前，我們需要需要了解一下專業術語：
1. 首節點：存放第一個有效數據的節點；
2. 尾節點：存放最後一個有效數據的節點；
3. 頭節點：頭節點的數據類型與首節點的數據類型相同，並且頭節點是首節點前面的那個節點，並不存放有效數據；頭節點的存在只是爲了方便鏈表的操作；
4. 頭指針：指向頭節點的指針；
5. 尾指針：指向尾節點的指針。

首先，我們應該創建一個頭節點，並用頭指針指向它，用C語言描述：用malloc向計算機申請一塊內存，並定義一個指向與頭節點數據類型相同的指針（一定要判斷申請內存是否成功）。

然後，要知道要創建鏈表的長度，用一個循環來每次創建一個節點，並把每個節點連在一起；

假如我們要在頭節點phead後面插入節點p：
（1）把頭節點的指針域指向P節點，即pHead->pNext=p;
（2）把p節點的指針域指向NULL，即p->pNext=NULL;

這樣就可以了嗎？ 想想我們就可以發現，當我們要插入多個節點時，頭節點始終指向最後添加的一個數據，以前的節點通過頭指針此時已經找不到了；我們定義一個尾指針pTail，始終用來指向鏈表的結尾，每次只在pTail後面添加節點。

僞算法：
（1）定義一個尾指針pTail，並初始化，使它指向頭節點，即pTail=pHead；
（2）在pTail後面添加節點，修改指針：
        pTail->pNext=p;
        p->pNext=NULL;
        pTail=p; //使pTail指向鏈表最後一個元素

程序代碼如下：

PNODE Create_List(void)  
{  
    int len;  //存放鏈表的長度  
    int i;   //循環變量  
    int val;//用來臨時存放用戶輸入的結點的值  
    PNODE List;  
    PNODE pHead=(PNODE)malloc(sizeof(NODE));//分配一個頭節點  
    if(NULL==pHead)  
    {  
        printf("Memory allocation failure");  
        exit(-1);  
    }  
    else  
    {   PNODE pTail=pHead;  
        pHead->pNext=NULL;   
        printf("please input the length of list: ");  //需要一個指針始終指向鏈表的結尾  
        scanf("%d",&len);  
        for(i=0;i<len;i++)  
        {  
            PNODE p=(PNODE)malloc(sizeof(NODE));  
            if(NULL==p)  
            {  
                printf("Memory allocation failure");  
                exit(-1);  
            }  
            else  
            {     
                printf("please input the value of list: ");  
                scanf("%d",&val);  
                p->data=val;  
                pTail->pNext=p;  
                p->pNext=NULL;  
                pTail=p;  
            }  
        }  
    }  
    return pHead;  
}  

向鏈表中插入元素

假如要在節點2的前面插入節點p，我們首先要找到節點2的前驅節點1，假設現在q指針指向節點1，則
（1）p->pNext=q->pNext;
（2）q->pNext=p;

程序代碼如下：

//鏈表的第pos有效元素前面插入元素val，首先我們應該找到第pos個元素前面一個元素的位置；  
//當鏈表有3個元素時，pos=4，將不會進行插入操作  
bool Insert_List(PNODE pHead,int pos,int val)  
{  
    int i=0;  
    PNODE p=pHead;  
    while((NULL!=p)&&(i<pos-1)) //  
    {  
        p=p->pNext;  
        i++;  
    }  
    if(p==NULL||i>pos-1)  //把鏈表爲空的情況考慮進去了；i>pos-1 可以防止用戶輸入錯誤；  
        return false;  

    //程序執行到這之後，i=pos-1；p指針指向鏈表第pos個有效節點的前驅，即指向第pos-1節點；  
    PNODE q=(PNODE)malloc(sizeof(NODE));  
    q->data=val;  
    q->pNext=p->pNext;  
    p->pNext=q;  
}  

刪除鏈表中的元素

假如要刪除節點2，只需要把節點1指針域指針指向節點3，但不要忘記釋放節點2所佔的內存，否則將會造成內存泄漏；首先必須找到節點2的前驅節點1，假設p指向節點1。

（1）q=p->pNext; //首先用q保存要刪除節點的地址；
（2）p->pNext=q->pNext; //q->pNext=p->pNext->pNext; 修改指針使節點1指向節點3；
（3）free(q); //釋放節點2所佔的內存；

程序代碼如下：

bool Delete_List(PNODE pHead,int pos,int *val)  
{  
    int i=0;  
    PNODE p=pHead;  
    while((NULL!=p)&&(i<pos-1))  
    {  
        p=p->pNext;  
        i++;  
    }  
    if(p==NULL||i>pos-1)  //把鏈表爲空的情況考慮進去了；i>pos-1 可以防止用戶輸入錯誤；  
        return false;  

    //程序執行到這之後，i=pos-1；  
    PNODE q=p->pNext;  //q指向待刪除的節點；  
    *val=q->data;  
    p->pNext=q->pNext; //修改鏈表指針指向；  
    free(q);           //釋放q所指向節點的內存；  
    q=NULL;//千萬不可以忘記，否則會出現野指針；  
}  

鏈表元素的排序

快速排序和冒泡排序的思想對於鏈表這個數據結構同樣適用，下面是一個用選擇排序來實現鏈表的排序；

程序代碼如下：

//鏈表有效元素的個數  
int Length_List(PNODE pHead)  
{   int len=0;  //定義變量要記得初始化；  
    PNODE p=pHead->pNext;  
    while(NULL!=p)  
    {  
        len++;  
        p=p->pNext;  
    }  
    return len;  
}  

//對鏈表中的元素進行排序  
void Sort_List(PNODE pHead)  
{  
    int i,j;  
    int temp;  
    int len=Length_List(pHead);  
    PNODE p,q;//指向鏈表第一個有效元素  

    for(i=0,p=pHead->pNext;i<len-1;i++/*,p=p->pNext*/)  
    {  
        for(j=i+1,q=p->pNext;j<len;j++,q=q->pNext)  
        {  
            //交換數據  
            if(p->data>q->data)  
            {  
                temp=p->data;  
                p->data=q->data;  
                q->data=temp;  
            }  
        }  
    }  
}  

和數組排序很像，只是這裏需要兩個指針p、q不停地移動，來獲取鏈表中的數據元素；