【鏈表】單鏈表：帶表頭結點

寫在前面的話：

1. 版權聲明：本文爲博主原創文章，轉載請註明出處！
2. 博主是一個小菜鳥，並且非常玻璃心！如果文中有什麼問題，請友好地指出來，博主查證後會進行更正，啾咪~~
3. 每篇文章都是博主現階段的理解，如果理解的更深入的話，博主會不定時更新文章。
4. 本文最後更新時間：2020.4.28

頭指針與頭結點

我們把鏈表中第一個結點的存儲位置叫做頭指針，那麼整個鏈表的存取必定從頭指針開始進行。但有時，我們爲了更加方便地對鏈表進行操作，會在單鏈表的第一個結點前附設一個結點，稱爲頭結點。頭結點的數據域可以不存儲任何信息，也可以存儲一些附加信息，例如線性表的長度等，頭結點的指針域存儲指向第一個結點的指針。

頭指針與頭結點的異同

頭指針	頭結點
頭指針是指鏈表指向第一個結點的指針，若鏈表有頭結點，則是指向頭結點的指針	頭結點是爲了操作的統一和方便而設立的，放在第一元素的結點之前，其數據域一般無意義（也可存放鏈表的長度）
頭指針具有標識作用，所以常用頭指針冠以鏈表的名字	有了頭結點，對在第一元素結點前插入結點和刪除第一結點，其操作與其他結點的操作就統一了
無論鏈表是否爲空，頭指針均不爲空。頭指針是鏈表的必要元素	頭結點不一定是鏈表的必須要素

示例代碼

1. 設頭結點

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
/* =================
 定義鏈表數據結構
================= */
struct node
{
    int num;
    struct node *next;    //next存放下一個結點的地址
};
 
typedef struct node Node;
typedef Node * Link;
 
/* ===================
 功能：設頭結點
 返回：void
=================== */
void init_link(Link *head)
{
    *head = (Link)malloc(sizeof(Node));
    (*head)->next = NULL;
}
 
int main()
{
    Link head;       //創建頭指針
    init_link(&head);  //設頭結點

    return 0;
}

2. 插入結點

2.1 頭插

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
/* =================
 定義鏈表數據結構
================= */
struct node
{
    int num;
    struct node *next;    //next存放下一個結點的地址
};

typedef struct node Node;
typedef Node * Link;

/* ===================
 功能：設頭結點
 返回：void
=================== */
void init_link(Link *head)
{
    *head = (Link)malloc(sizeof(Node));
    (*head)->next = NULL;
}
 
/* =========================
 功能：從鏈表頭部插入結點
 返回：void
========================= */
void insert_head_node(Link newnode, Link *head)
{
    newnode->next = (*head)->next;
    (*head)->next = newnode;
}

/* =================
 功能：打印鏈表
 返回：void
================= */
void print(Link head)
{
    Link temp = head->next;
    while (temp != NULL)    //遍歷鏈表
    {
        printf("%d\n", temp->num);
        temp = temp->next;
    }
}

int main()
{
    Link head;         //創建頭指針
    Link newnode;      //創建新結點
 
    init_link(&head);  //設頭結點

    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        newnode = (Link)malloc(sizeof(Node));  //逐一爲結點分配空間
        newnode->num = i + 1;                  //逐一爲結點數據域賦值
        insert_head_node(newnode, &head);      //頭插
    }
    
    printf("頭插後的鏈表爲:\n");
    print(head);                               //打印鏈表
    
    return 0;
}

運行結果：

頭插後的鏈表爲:
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1

2.2 尾插

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
/* =================
 定義鏈表數據結構
================= */
struct node
{
    int num;
    struct node *next;    //next存放下一個結點的地址
};
 
typedef struct node Node;
typedef Node * Link;
 
/* ===================
 功能：設頭結點
 返回：void
=================== */
void init_link(Link *head)
{
    *head = (Link)malloc(sizeof(Node));
    (*head)->next = NULL;
}
 
/* =========================
 功能：從鏈表尾部插入結點
 返回：void
========================= */
void insert_tail_node(Link newnode, Link *head)
{
    Link temp = *head;
    while (temp->next != NULL)  //找到最後一個結點
    {
        temp = temp->next;
    }
 
    temp->next = newnode;       //插入結點
    newnode->next = NULL;
}
 
/* =================
 功能：打印鏈表
 返回：void
================= */
void print(Link head)
{
    Link temp = head->next;
    while (temp != NULL)    //遍歷鏈表
    {
        printf("%d\n", temp->num);
        temp = temp->next;
    }
}
 
int main()
{
    Link head;         //創建頭指針
    Link newnode;      //創建新結點

    init_link(&head);  //設頭結點

    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        newnode = (Link)malloc(sizeof(Node));  //逐一爲結點分配空間
        newnode->num = i + 1;                  //逐一爲結點數據域賦值
        insert_tail_node(newnode, &head);      //尾插
    }
    
    printf("尾插後的鏈表爲:\n");
    print(head);                               //打印鏈表
    
    return 0;
}

運行結果：

尾插後的鏈表爲:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

2.3 從中間插入

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
/* =================
 定義鏈表數據結構
================= */
struct node
{
    int num;
    struct node *next;    //next存放下一個結點的地址
};
 
typedef struct node Node;
typedef Node * Link;
 
/* ===================
 功能：設頭結點
 返回：void
=================== */
void init_link(Link *head)
{
    *head = (Link)malloc(sizeof(Node));
    (*head)->next = NULL;
}
 
/* =========================
 功能：從鏈表尾部插入結點
 返回：void
========================= */
void insert_tail_node(Link newnode, Link *head)
{
    Link temp = *head;
    while (temp->next != NULL)  //找到最後一個結點
    {
        temp = temp->next;
    }
 
    temp->next = newnode;       //插入結點
    newnode->next = NULL;
}
 
/* =====================
 功能：從中間插入結點
 返回：是否成功執行
===================== */
int insert_mid_node(Link newnode, Link head, int num)
{
    Link temp = head;
    while (temp != NULL)       //遍歷鏈表
    {
        if (num == temp->num)  //判斷是否爲要插入的目標結點，是則插入 
        {
            newnode->next = temp->next;
            temp->next = newnode;
            return 0;
        }
 
        temp = temp->next;
    }
 
    return -1;    //遍歷整個鏈表也找不到目標結點，退出
}
 
/* =================
 功能：打印鏈表
 返回：void
================= */
void print(Link head)
{
    Link temp = head->next;
    while (temp != NULL)    //遍歷鏈表
    {
        printf("%d\n", temp->num);
        temp = temp->next;
    }
}
 
int main()
{
    Link head;         //創建頭指針
    Link newnode;      //創建新結點

    init_link(&head);  //設頭結點
 
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        newnode = (Link)malloc(sizeof(Node));  //逐一爲結點分配空間
        newnode->num = i + 1;                  //逐一爲結點數據域賦值
        insert_tail_node(newnode, &head);      //尾插
    }
    
    newnode = (Link)malloc(sizeof(Node));      //爲新結點分配空間
    newnode->num = 11;
    insert_mid_node(newnode, head, 5);         //在數據域爲5的結點後插入結點
 
    printf("從中間插入後的鏈表爲:\n");
    print(head);                               //打印鏈表
    
    return 0;
}

運行結果：

從中間插入後的鏈表爲:
1
2
3
4
5
11
6
7
8
9
10

3. 刪除結點

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
/* =================
 定義鏈表數據結構
================= */
struct node
{
    int num;
    struct node *next;    //next存放下一個結點的地址
};
 
typedef struct node Node;
typedef Node * Link;
 
/* ===================
 功能：設頭結點
 返回：void
=================== */
void init_link(Link *head)
{
    *head = (Link)malloc(sizeof(Node));
    (*head)->next = NULL;
}
 
/* =========================
 功能：從鏈表尾部插入結點
 返回：void
========================= */
void insert_tail_node(Link newnode, Link *head)
{
    Link temp = *head;
    while (temp->next != NULL)  //找到最後一個結點
    {
        temp = temp->next;
    }
 
    temp->next = newnode;       //插入結點
    newnode->next = NULL;
}
 
/* ===================
 功能：刪除某個結點
 返回：是否成功
=================== */
int del_mid_node(Link *head, int num)
{
    if (NULL == (*head)->next)    //判斷是否爲空表，空表則退出
    {
        return -1;
    }
 
    Link temp = *head;
    Link ptr = temp;            //ptr指向temp的結點
    temp = temp->next;          //temp指向下一個結點，即ptr指向temp前面的結點
 
    while (temp != NULL)        //遍歷鏈表
    {
        if (num == temp->num)   //判斷是否是要刪除的結點，是則刪除
        {
            ptr->next = temp->next;
            free(temp);
            temp = NULL;
 
            return 0;
        }
 
        ptr = temp;
        temp = temp->next;
    }
 
    return -1;    //遍歷整個鏈表也找不到目標結點，則退出
}
 
/* =================
 功能：打印鏈表
 返回：void
================= */
void print(Link head)
{
    Link temp = head->next;
    while (temp != NULL)    //遍歷鏈表
    {
        printf("%d\n", temp->num);
        temp = temp->next;
    }
}
 
int main()
{
    Link head;         //創建頭指針
    Link newnode;      //創建新結點
 
    init_link(&head);  //設頭結點

    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        newnode = (Link)malloc(sizeof(Node));  //逐一爲結點分配空間
        newnode->num = i + 1;                  //逐一爲結點數據域賦值
        insert_tail_node(newnode, &head);      //尾插
    }
    
    del_mid_node(&head, 5);                     //刪除數據域爲5的結點
 
    printf("刪除數據域爲5的結點後的鏈表爲:\n");
    print(head);                               //打印鏈表
    
    return 0;
}

運行結果：

刪除數據域爲5的結點後的鏈表爲:
1
2
3
4
6
7
8
9
10

4. 逆序鏈表

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
/* =================
 定義鏈表數據結構
================= */
struct node
{
    int num;
    struct node *next;    //next存放下一個結點的地址
};
 
typedef struct node Node;
typedef Node * Link;
 
/* ===================
 功能：設頭結點
 返回：void
=================== */
void init_link(Link *head)
{
    *head = (Link)malloc(sizeof(Node));
    (*head)->next = NULL;
}
 
/* =========================
 功能：從鏈表尾部插入結點
 返回：void
========================= */
void insert_tail_node(Link newnode, Link *head)
{
    Link temp = *head;
    while (temp->next != NULL)  //找到最後一個結點
    {
        temp = temp->next;
    }
 
    temp->next = newnode;       //插入結點
    newnode->next = NULL;
}
 
/* ===============
 功能：逆序鏈表
 返回：是否成功
=============== */
int reverse_link(Link *head)
{
    /*判斷是否只有一個頭結點或除了頭結點只有一個結點，是則退出*/
    if (NULL == (*head)->next || NULL == (*head)->next->next)
    {
        return -1;
    }
 
    Link str = *head;
    Link ptr = str->next;
    Link temp = ptr->next;
 
    while (NULL != temp)
    {
        ptr->next = str;
 
        str = ptr;
        ptr = temp;
        temp = temp->next;
    }
 
    ptr->next = str;
    (*head)->next->next = NULL;
    (*head)->next = ptr;
 
    return 0;
}
 
/* =================
 功能：打印鏈表
 返回：void
================= */
void print(Link head)
{
    Link temp = head->next;
    while (temp != NULL)    //遍歷鏈表
    {
        printf("%d\n", temp->num);
        temp = temp->next;
    }
}
 
int main()
{
    Link head;         //創建頭指針
    Link newnode;      //創建新結點
 
    init_link(&head);  //設頭結點

    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        newnode = (Link)malloc(sizeof(Node));  //逐一爲結點分配空間
        newnode->num = i + 1;                  //逐一爲結點數據域賦值
        insert_tail_node(newnode, &head);      //尾插
    }
    
    reverse_link(&head);                       //逆序
 
    printf("逆序後的鏈表爲:\n");
    print(head);                               //打印鏈表
    
    return 0;
}

運行結果：

逆序後的鏈表爲:
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1