链表（超详细--包教包会）

目录

一、概述

二、对链表的基本操作

三、链表的分类

四、静态链表

五、动态链表

1、malloc函数

2、calloc函数

3、free函数

六、动态链表的建立

七、输出链表中的数据

 八、查找节点

九、删除节点

十、插入节点

 十一、整体代码

---

一、概述

链表存储结构是一种动态数据结构，其特点是它包含的数据对象的个数及其相互关系可以按需要改变，存储空间是程序根据需要在程序运行过程中向系统申请获得，链表也不要求逻辑上相邻的元素在物理位置上也相邻，它没有顺序存储结构所具有的弱点。

链表：由各个节点组成一种链状的结构；

链表是由节点构成；表头+结点+表尾

节点：就是一个特殊的结构体，此结构体由2部分组成，一部分是数据域，另一部分是指针域；数据域（该结点数据）；指针域（下一结点的首地址）

数据域：存储结点本身的数据，信息；

指针域：保存下一个结点的首地址（指向后继结点的指针）；

链表完整的结构：

（1）头指针变量head──指向链表的首结点。

（2）每个结点由2个域组成：

      1）数据域──用来存储本身数据。

      2）指针域──用来存储下一个结点地址或者说指向其直接后继的指针。

（3）尾结点的指针域置为“NULL（空）”，作为链表结束的标志

节点的定义：

struct STU
{//数据域int num；char name[10];//指针域struct STU *pnext;  //因为下一个结点也是 struct STU *类型
//pnext存放的是struct STU *类型的变量地址
};

这样就定义了一个单链表的结构，其中char name[10]是一个用来存储姓名的字符型数组，指针*pnext是一个用来存储其直接后继的指针。

定义好了链表的结构之后，只要在程序运行的时候在数据域中存储适当的数据，如有后继结点，则把链域指向其直接后继，若没有，则置为NULL。

确定一个链表需要确定一个参数-->头指针

二、对链表的基本操作

链表的基本操作有：创建链表、查找、插入、删除和修改等。

1.创建链表:从无到有地建立起一个链表。

2.查找：按给定的结点索引号或检索条件，查找某个结点。如果找到指定的结点，则称为检索成功；否则，称为检索失败。

3.插入：在结点ki-1与ki之间插入一个新的结点k’，使表的长度增1，且逻辑关系发生如下变化：

1. 插入前，ki-1是ki的前驱，ki是ki-1的后继；
2. 插入后，新插入的结点k,成为ki-1的后继、ki的前驱。

4. 删除操作：删除结点ki，使链表的长度减1，且ki-1、ki和ki+1结点之间的逻辑关系发生如下变化：

1）删除前，ki是ki+1的前驱、ki-1的后继；

2）删除后，ki-1成为ki+1的前驱，ki+1成为ki-1的后继。

三、链表的分类

静态链表：每个结点所占的内存是提前分配好的，并且是固定的，不能随时被释放；

动态链表：随时可以开辟空间，也随时可以释放空间；

四、静态链表

建立一个简单的链表：它由三个学生的结点组成，输出各节点中的数据u！

#include <stdio.h>struct student 
{int num;float score;struct student *next;
};
int main()
{struct student a,b,c,*head,*p;a.num=2008;a.score=88.5;b.num=2009;b.score=85;c.num=2010;c.score=90;head=&a;a.next=&b;b.next=&c;c.next=NULL;p=head;do{printf("%d,%.2f\n",p->num,p->score);p=p->next;}while(p!=NULL);
}

每个结点都属于struct student类型，它的next成员存放下一个结点的地址，这样一环扣一环，将各结节紧密的扣在一起,最后一次循环，将p=p->next是将c结点的地址赋给p,这时p指向c结点，然后将c结点的num,scorc输出，之后将p=p->next实际上是将c结点的next内容，即NULL赋给p再进行判断，P!=NULL条件不成立,循环结束。本例所有结点是在程序中定义的,不是临时开辟的，用完也不能释放,这种链表称“静态链表”。

五、动态链表

1、malloc函数

其作用是在内存的动态存储区中分配一个长度为size的连续空间。其参数是一个无符号整形数，返回值是一个指向所分配的连续存储域的起始地址的指针。还有一点必须注意的是，当函数未能成功分配存储空间（如内存不足）就会返回一个NULL指针。所以在调用该函数时应该检测返回值是否为NULL并执行相应的操作。

功能：动态的开辟空间内存,在 <stdlib.h> 头文件中

原型：（数据类型*）malloc（size）；

返回值：动态开辟空间的首地址；

原理：（数据类型*）malloc（size）

动态开辟size大小的空间，空间是以字节为单位；

main()
{int *sp;sp==（int *）malloc ( n*size) pc=(char *)malloc(100);
}

开辟100个字节大小的空间

例子：一个动态分配额程序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void main() 
{ int count,*array; /*count是一个计数器，array是一个整型指针，也可以理解为指向一个整型数组的首地址*/ if((array=(int*)malloc(10*sizeof(int)))==NULL) { printf("不能成功分配存储空间。"); exit(0 ); } for(count=0;count<10;count++){array[count]=count;}for(count=0;count<10;count++){printf("%d",array[count]);}
} 

上例中动态分配了10个整型存储区域，然后进行赋值并打印。例中if((array=(int *) malloc(10*sizeof(int)))==NULL)语句可以分为以下几步：

1）分配10个整型的连续存储空间，并返回一个指向其起始地址的整型指针

2）把此整型指针地址赋给array

3）检测返回值是否为NULL

2、calloc函数

功能：动态开辟内存

原型：（数据类型 *）calloc(n,size);

返回值：开辟空间的首地址；

原理：（数据类型 *）calloc(n,size);

动态开辟n块size大小的空间

Main()
{char *p;p=（char *）calloc(3,50);
}

请求3个连续的、每个长度为50的空间，若成功返回这些空间的首地址并将每个空间赋值为0，失败返回0

3、free函数

由于内存区域总是有限的，不能不限制地分配下去，而且一个程序要尽量节省资源，所以当所分配的内存区域不用时，就要释放它，以便其它的变量或者程序使用。这时我们就要用到free函数。

功能：释放空间的；

原型：free(void *);

void *：指的是用malloc或者calloc开辟空间的首地址；

此函数用来释放动态开辟的空间的；

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
void main()
{int *p,i,n;printf("请输入n的值");scanf("%d",&n);p=(int*)malloc(n*sizeof(int));//(int*)calloc(n,sizeof(int))for(i=0;i<n;i++){scanf("%d",p+i);}for(i=0;i<n;i++){printf("%d  ",*(p+i));}free(p);
}

例子：分配一块区域，输入一个学生的数据

#include <stdio.h>
#include "malloc.h"
int main()
{struct STU{int num;char *name;char sex;float score;}*ps;//ps=(struct STU *) malloc(sizeof(struct STU ));ps->num=102;ps->name="zhang san";ps->sex='M';ps->score=89.9;printf("Number=%d\n Name=%s\n",ps->num,ps->name);printf("Sex=%c\n Score=%f\n",ps->sex,ps->score);
//	free(ps);
}

六、动态链表的建立

 

 要建立一个链表，就必须先定义了一个链表的结构，如下：

struct STU
{//数据域int num;char name[10];//指针域struct STU *pnext; //指向下一个结点的指针
};

其中 char name[20]是一个用来存储姓名的字符型数组， 指针*pnext是一个用来存储其直接后继的指针。

定义好了链表的结构之后， 只要在程序运行的时候在数据域中存储适当的数据， 如有后继结点， 则把链域指向其直接后继， 若没有， 则置为 NULL。

下面就来看一个建立带表头（ 若未说明， 以下所指链表均带表头） 的单链表的完整程序。

例子：建立包含N个人姓名、学号的单链表

//链表的结点结构
struct STU
{//数据域int num;char name[10];//指针域struct STU *pnext; //指向下一个结点的指针
};
/*
==========================
功能：创建n个节点的链表
返回：指向链表表头的指针
==========================
*/
struct STU * Create_link(int n)
{struct STU *phead,*p,*pf; // phead为头指针（保存表头结点的指针），// p为后一结点的指针变量(指向当前节点)，//pf为指向两相邻结点的前一结点的指针变量(指向当前节点的前一个节点)。int i;//计数器for(i=1;i<=n;i++){printf("输入第%d个人的数据：",i);p=(struct STU*)malloc(sizeof(struct STU));//分配结点空间if(p==NULL)//分配空间失败{printf(“分配空间失败\n”);// exit(0);break;}scanf("%d %s",&p->num,&p->name); //在当前结点p的数据域中存储姓名、学号if(i==1)    //只有一个结点{       phead=p;  //节点总数是1，head指向刚创建的节点ppf=p;   //phead=pf=p}else{pf->pnext =p;   //pf指向下一个结点的首地址（新结点）
//把p的地址赋给pf所指向的结点的链域（把p所指向的结点连接到下一个结点）,这样就//把 pf和p所指向的结点连接起来了pf=p;   //把p的地址留给pf,然后p产生新的结点（pf移到下一下结点）		}	}p->pnext=NULL;  //单向链表的最后一个节点要指向NULLreturn phead;    //返回创建链表的头指针
}main()
{ int n,num;struct STU *phead; //phead用来存放链表头结点的地址printf("输入节点个数：");scanf("%d",&n);phead=Create_link(n);  //创建链表，把链表的头结点地址给phead
}

七、输出链表中的数据

查找所有的链表，燃火输出链表的内容

例子：查询单链表的内容

void pri_link(struct STU *phead)
{struct STU *ph=phead;while(ph->pnext!=NULL)   //只要不是空链表，就输出链表中所有节点{printf("%d  %s\n",ph->num,ph->name);ph=ph->pnext;  //移到下一个节点}printf("%d  %s\n",ph->num,ph->name);
}int main()
{int n,num;struct STU *phead; //phead用来存放链表头结点的地址printf("输入节点个数：");scanf("%d",&n);phead=Create_link(n);  //创建链表，把链表的头结点地址给phead//这样phead就指向一个链表了，然后就可以把整个链表给确定了pri_link(phead);       //输出链表
}

 八、查找节点

对单链表进行查找的思路为： 对单链表的结点依次扫描， 检测其数据域是否是我们所要查好的值， 若是返回该结点的指针， 否则返回 NULL。

因为在单链表的链域中包含了后继结点的存储地址， 所以当我们实现的时候， 只要知道该单链表的头指针，

即可依次对每个结点的数据域进行检测

例子：通过学号查找节点的信息

//查找链表的函数， 
//phead 指针是链表的表头指针， 
//name指针是要查找的人的姓名
//结点结构指针类型的函数（ 返回找到的结点指针）
struct STU * search_link(struct STU *phead,char *name)
{//判断链表是否为空；//不为空通过比较找到此人信息//查无此人；struct STU *p; /*当前指针， 指向要与所查找的姓名比较的结点*/char *y; /*保存结点数据域内姓名的指针*/p= phead->pnext ;//后移一下节点while(p!=NULL) //节点不为空{
y=p->name;   // 相当于一个地址，赋给了指针;//（ name、 y 为指向的存储单元的值） /*把数据域里的姓名与//所要查找的姓名比较， 若相同则返回 0， 即条件成立*/
if(strcmp(y,name)==NULL) //输入的和原来的名字进行比较
{printf("查到此人信息为：");printf("%d %s\n",ph->num,ph->name);return(p); //返回与所要查找结点的地址
}
else p=p->pnext;}if(p==NULL) //节点为空printf("没有查找到该数据!\n");
}

九、删除节点

 

例子：通过学生的学号删除节点

/*
==========================功能：删除指定节点phead 指针是链表的表头指针， num 指针是要查找的人的学号返回：指向链表表头的指针
==========================
*/
struct STU * delet_link(struct STU *phead,int num)
{struct STU *ph=phead,*pf;if(ph==NULL)   //空链表{printf("此链表为空链表！\n");}else{
//ph指向的节点不是所要查找的，并且它不是最后一个节点，就继续往下找while(ph->pnext!=NULL&&ph->num!=num){pf=ph;        //保存当前节点的地址ph=ph->pnext;  //后移一个节点}if(ph->num==num)  //找到了{if(ph==phead)//如果要删除的节点是第一个节点{
//头指针指向第一个节点的后一个节点，也就是第二个节点。这样第一个节点就//不在链表中，即删除phead=ph->pnext;}else if(ph->pnext==NULL) //下个节点为空{pf->pnext =NULL;}
//如果是其它节点，则让原来指向当前节点的指针，指向它的下一个节点，完成//删除else{pf->pnext=ph->pnext;}printf("找到此人\n");free(ph);           //释放当前节点printf("删除成功!\n");	}else{printf("查无此人\n");ph=NULL;}}return phead;
}
int main()
{int n,num;struct STU *phead; //phead用来存放链表头结点的地址printf("输入节点个数：");scanf("%d",&n);phead=Create_link(n);  //创建链表，把链表的头结点地址给phead//这样phead就指向一个链表了，然后就可以把整个链表给确定了pri_link(phead);       //输出链表printf("输入要删除的学号：");scanf("%d",&num);phead=delet_link(phead,num); //删除结点pri_link(phead);         //输出结点
}

 例子：通过学生的姓名删除节点

/*
==========================功能：删除指定节点phead 指针是链表的表头指针， name指针是要查找的人的学号返回：指向链表表头的指针
==========================
*/
struct STU * delet_link(struct STU *phead,char* name)
{struct STU *ph=phead,*pf;if(ph==NULL)   //空链表{printf("此链表为空链表！\n");}else{
//ph指向的节点不是所要查找的，并且它不是最后一个节点，就继续往下找while(ph->pnext!=NULL&&strcmp(name,ph->name)!=0){pf=ph;        //保存当前节点的地址ph=ph->pnext;  //后移一个节点}if(strcmp(name,ph->name)==0)  //找到了{if(ph==phead)//如果要删除的节点是第一个节点{
//头指针指向第一个节点的后一个节点，也就是第二个节点。这样第一个节点就//不在链表中，即删除phead=ph->pnext;}else if(ph->pnext==NULL) //下个节点为空{pf->pnext =NULL;}
//如果是其它节点，则让原来指向当前节点的指针，指向它的下一个节点，完成//删除else{pf->pnext=ph->pnext;}printf("找到此人\n");free(ph);           //释放当前节点printf("删除成功!\n");	}else{printf("查无此人\n");ph=NULL;}}return phead;
}
int main()
{int n,num;struct STU *phead; //phead用来存放链表头结点的地址printf("输入节点个数：");scanf("%d",&n);phead=Create_link(n);  //创建链表，把链表的头结点地址给phead//这样phead就指向一个链表了，然后就可以把整个链表给确定了pri_link(phead);       //输出链表printf("输入要删除的学号：");scanf("%d",&num);phead=delet_link(phead,num); //删除结点pri_link(phead);         //输出结点
}

十、插入节点

 

 

/*
==========================功能：插入指定节点的后面返回：指向链表表头的指针
==========================
*/
struct STU* insert_link(struct STU* phead)
{struct STU *ph,*pf,*p;ph=phead;p=(struct STU *)malloc(sizeof(struct STU));printf("输入插入的数据：");scanf("%d %s",&p->num,p->name);if(phead==NULL){phead=p;     // 既是头结点，又是尾结点p->pnext ==NULL;  }else{while((p->num)>(ph->num)&&ph->pnext!=NULL){pf=ph;        //保存当前节点的地址ph=ph->pnext;  //后移一个节点}if(ph==phead)//头节点插入{p->pnext=phead; // p->pnext 新插入的节点指向原来的头结点phead=p;//新插入的节点为新的头结点}else if(p->num<=ph->num){pf->pnext=p;p->pnext=ph;}else{ph->pnext =p;p->pnext ==NULL;	}}return phead;
}

 十一、整体代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>struct STU
{//数据域int num;char name[10];//指针域struct STU *pnext;//pnext指向下一个结点的指针
};
//p->pnext ;//p把指向结构体变量中的pnext成员本身
//函数声明
struct STU * Create_link(int n);
void pri_link(struct STU *phead);
struct STU * search_link(struct STU *phead,int num);
struct STU * delet_link(struct STU *phead,int num);
struct STU* insert_link(struct STU* phead);int main()
{int n,num;struct STU *phead; //phead用来存放链表头结点的地址printf("输入节点个数：");scanf("%d",&n);phead=Create_link(n);  //创建链表，把链表的头结点地址给phead//这样phead就指向一个链表了，然后就可以把整个链表给确定了pri_link(phead);       //输出链表printf("输入要查找人的学号：");scanf("%d",&num);search_link(phead,num);    //查找结点printf("输入要删除的学号：");scanf("%d",&num);phead=delet_link(phead,num); //删除结点pri_link(phead);         //输出结点phead=insert_link(phead); //插入结点pri_link(phead);    //输出链表return 0;
}/*
==========================
功能：创建n个节点的链表
返回：指向链表表头的指针
==========================
*/
struct STU * Create_link(int n)
{struct STU *phead,*p,*pf; // phead为头指针，p为后一结点的指针变量，//pf为指向两相邻结点的前一结点的指针变量。int i;for(i=1;i<=n;i++){printf("输入第%d个人的数据：",i);//分配了一个不存放有效数据的头结点p=(struct STU*)malloc(sizeof(struct STU));scanf("%d %s",&p->num,&p->name);if(i==1)    //只有一个结点{phead=p;  //节点总数是1，phead指向刚创建的节点ppf=p;}else{pf->pnext =p;   //指向下一个结点的首地址（新结点）pf=p;         //把p的地址留给pf,然后p产生新的结点}	}p->pnext=NULL;  //单向链表的最后一个节点要指向NULLreturn phead;    //返回创建链表的头指针
}//输出链表中的数据
void pri_link(struct STU *phead)
{struct STU *ph=phead;    //phead->pnext等价于(*phead).pnextwhile(ph->pnext!=NULL)   //只要不是空链表，就输出链表中所有节点{                       //此时ph指向了第一个有效节点printf("%d  %s\n",ph->num,ph->name);//输出ph指向的数据域的数据ph=ph->pnext;  //移到下一个节点,不能写ph++}printf("%d  %s\n",ph->num,ph->name);
}//通过学号查找学生的信息
struct STU * search_link(struct STU *phead,int num)
{//判断链表是否为空；//不为空通过比较找到此人信息//查无此人；struct STU *ph=phead;if(ph==NULL) //空链表{printf("此链表为空链表！\n");}else{
//ph指向的节点不是所要查找的，并且它不是最后一个节点，就继续往下找while(ph->pnext!=NULL&&ph->num!=num){ph=ph->pnext; //后移一个节点}if(ph->num==num) //找到了{printf("查到此人信息为：");printf("%d %s\n",ph->num,ph->name);}else{printf("查无此人\n");ph=NULL;}}return ph;
}//删除节点struct STU * delet_link(struct STU *phead,int num)
{struct STU *ph,*pf;ph=phead;if(ph==NULL)   //空链表{printf("此链表为空链表！\n");goto end;}else{//ph指向的节点不是所要删除的，并且它不是最后一个节点，就继续往下找while((ph->num!=num)&&(ph->pnext!=NULL)){pf=ph;        //保存当前节点的地址ph=ph->pnext;  //后移一个节点}if(ph->num==num)  //找到了{if(ph==phead)//如果要删除的节点是第一个节点{//头指针指向第一个节点的后一个节点，也就是第二个节点。//这样第一个节点就不在链表中，即删除phead=ph->pnext;}else if(ph->pnext==NULL) //最后一个结点{pf->pnext =NULL;}else{//如果是其它节点，则让原来指向当前节点的指针，//指向它的下一个节点，完成删除pf->pnext=ph->pnext; }printf("找到此人\n");free(ph);           //释放当前节点,这上步不能少printf("删除成功!\n");	}else{printf("查无此人\n");ph=NULL;}}
end:return phead;
}//插入节点
struct STU* insert_link(struct STU* phead)
{struct STU *ph,*pf,*p;ph=phead;p=(struct STU *)malloc(sizeof(struct STU));printf("输入插入的数据：");scanf("%d %s",&p->num,p->name);if(phead==NULL)  //头链表为空链表时{phead=p;p->pnext ==NULL;}else{while((p->num)>(ph->num)&&(ph->pnext!=NULL)) //查询p->num是否<=链表中某个结节{pf=ph;ph=ph->pnext;}if(ph==phead)		//在链表首插入{p->pnext=phead;phead=p;}else if((p->num)<=(ph->num)) //判断是否有符合条件的结点{pf->pnext=p;			//在两个结点中间插入结点p->pnext=ph;}else	//插入在尾结点{ph->pnext =p;p->pnext ==NULL;	}}return phead;
}

数组：

优点：存取速度快；缺点：需要一个连续的，很大的内存，插入和删除元素效率很低。

链表：

优点：插入删除元素效率高，不需要一个连续的很大的内存；缺点：查找某个位置的元素效率低。