C语言 实现链表的各种功能

C语言实现链表的各种功能

链表的定义

链表是一种数据结构，它是由一系列节点组成的线性结构。每个节点包含两个部分：数据和指针。数据部分存储着实际的数据，指针部分指向下一个节点。

链表的特点是：

  • 每个节点都可以自由地插入或删除。
  • 链表的第一个节点称为头节点，最后一个节点称为尾节点。
  • 链表中节点的数量可以动态变化。

链表的实现

链表的实现可以分为两步：

  1. 定义链表节点的结构。
  2. 实现链表的操作函数。

定义链表节点的结构

文件名:link_list.h#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>typedef int ElemType;typedef struct linkList{ElemType data;struct linkList* next;
}LNode;//初始化链表
bool initList(LNode** head);//链表是否为空
bool isEmpty(LNode* head);//链表长度
int length(LNode* head);//链表头部插入元素
bool insert(LNode* head, ElemType data);//链表尾部插入元素
bool append(LNode* head, ElemType data);//插入链表指定位置
bool insertAt(LNode* head, ElemType data, int pos);//链表删除元素头删
bool delete(LNode* head);//链表删除指定位置元素
bool deleteAt(LNode* head, int pos);//删除链表元素尾删
bool deleteTail(LNode* head);//链表中查找指定位置元素
LNode* searchAt(LNode* head, int pos);//修改链表指定位置元素
bool modify(LNode* head, ElemType data, int pos);//清空链表
bool clearList(LNode* head);//销毁链表
bool destroyList(LNode** head);//打印链表
bool printList(LNode* head);

实现链表的操作函数

文件名:link_list.c#include "link_list.h"#define DEBUG_PRINT 1//初始化链表
bool initList(LNode** head){if(NULL==head){
#if DEBUG_PRINTprintf("初始化链表的入参为空\n");
#endifreturn false;}//初始化  calloc()申请的空间自动初始化为0(*head)=(LNode*)calloc(1, sizeof(LNode));(*head)->next=NULL;(*head)->data=0;//头节点中数据用来保存链表中的元素个数return true;
}
//链表是否为空
bool isEmpty(LNode* head){if(NULL==head){
#if DEBUG_PRINTprintf("isEmpty()的入参为空\n");
#endifreturn false;}if(head->next==NULL){return true;}return false;
}
//链表长度
int length(LNode* head){if(NULL==head){
#if DEBUG_PRINTprintf("length()的入参为空\n");
#endifreturn false;}return head->data;
}
//链表头部插入元素
bool insert(LNode* head, ElemType data){//入参判断if(NULL==head){
#if DEBUG_PRINTprintf("insert()的入参为空\n");
#endifreturn false;}//为新节点申请空间LNode * newNode=(LNode*)calloc(1, sizeof(LNode));newNode->data=data;newNode->next=head->next;head->next=newNode;head->data++;
}
//链表尾部插入元素
bool append(LNode* head, ElemType data){//入参判断if(NULL==head){
#if DEBUG_PRINTprintf("insert()的入参为空\n");
#endifreturn false;}//为新节点申请空间LNode * newNode=(LNode*)calloc(1, sizeof(LNode));newNode->data=data;// LNode *temp=head->next;//head->next可能为NULL,下方对temp->next=(NULL->next),会报错LNode *temp=head;while (temp->next!=NULL){temp=temp->next;}newNode->next=temp->next;temp->next=newNode;head->data++;return true;
}
//插入链表指定位置
bool insertAt(LNode* head, ElemType data, int pos){//入参判断if(NULL==head){
#if DEBUG_PRINTprintf("insertAt()的入参为空\n");
#endifreturn false;}if(pos<0|| pos>head->data ){
#if DEBUG_PRINTprintf("insertAt()的插入位置不合理\n");
#endifreturn false;}LNode *temp=head;int  flg=0;//标记循环的次数是否到了插入位置 ,没到说明插入位置不合理for (int i = 0; i < pos; ++i) {flg++;if(temp->next!=NULL){temp=temp->next;} else{break;}}if(flg==pos){//为新节点申请空间LNode * newNode=(LNode*)calloc(1, sizeof(LNode));newNode->data=data;newNode->next= temp->next;temp->next=newNode;head->data++;return true;} else{return false;}
}
//链表删除元素头删
bool delete(LNode* head){//入参判断if(NULL==head){
#if DEBUG_PRINTprintf("delete()的入参为空\n");
#endifreturn false;}if(isEmpty(head)){printf("链表已空\n");return true;}LNode *temp=head->next;head->next=head->next->next;free(temp);head->data--;return true;}
//链表删除指定位置元素
bool deleteAt(LNode* head, int pos){//入参判断if(NULL==head ){
#if DEBUG_PRINTprintf("deleteAt()的入参为空\n");
#endifreturn false;}if(NULL==head->next){ //要判断NULL==head->next 下面temp=head->nextprintf("空表不能删除\n");return false;}if(pos<0|| pos >= head->data ){
#if DEBUG_PRINTprintf("deleteAt()的删除位置不合理\n");
#endifreturn false;}LNode *temp=head->next; //temp=head->next保证删除0位置也正常返回LNode *P=head;int flg=0;for (int i = 0; i < pos; ++i) {flg++;if(temp->next!=NULL){ //保证temp->next不能指空P=temp;temp=temp->next;} else{break;}}if(flg==pos){//查0位置不走循环,返回了temp=head->nextP->next=temp->next;free(temp);head->data--;return true;} else{return false;}}
//删除链表元素尾删
bool deleteTail(LNode* head){//入参判断if(NULL==head ){
#if DEBUG_PRINTprintf("delete()的入参为空\n");
#endifreturn false;}//只有头节点无需删除if(NULL==head->next){printf("表只有头节点\n");return true;}//找到尾节点的前一个节点LNode *temp=head;LNode * P=NULL;while (temp->next!=NULL){P=temp;temp=temp->next;}if(P){//循环退出时P指向尾节点的前一个节点,temp就是尾节点P->next=NULL;free(temp);head->data--;}return true;
}
//链表中查找指定位置元素
LNode* searchAt(LNode* head, int pos){//入参判断if(NULL==head ){
#if DEBUG_PRINTprintf("insertAt()的入参为空\n");
#endifreturn false;}if(NULL==head->next){ //要判断NULL==head->next 下面temp=head->nextprintf("空表不能查询\n");return false;}if(pos<0|| pos >= head->data ){
#if DEBUG_PRINTprintf("searchAt()的查找位置不合理\n");
#endifreturn false;}LNode *temp=head->next; //temp=head->next保证查0位置也正常返回int flg=0;for (int i = 0; i < pos; ++i) {flg++;if(temp!=NULL){temp=temp->next;} else{break;}}if(flg==pos){//查0位置不走循环,返回了temp=head->nextreturn temp;} else{return false;}}
//修改链表指定位置元素
bool modify(LNode* head, ElemType data, int pos){//入参判断if(NULL==head ){
#if DEBUG_PRINTprintf("modify()的入参为空\n");
#endifreturn false;}if(NULL==head->next){ //要判断NULL==head->next 下面temp=head->nextprintf("空表不能查询\n");return false;}if(pos<0|| pos >= head->data ){
#if DEBUG_PRINTprintf("modify()的修改位置不合理\n");
#endifreturn false;}LNode *temp=head->next; //temp=head->next保证修改0位置也正常返回int flg=0;for (int i = 0; i < pos; ++i) {flg++;if(temp!=NULL){temp=temp->next;} else{break;}}if(flg==pos){temp->data=data;return true;} else{return false;}
}
//清空链表
bool clearList(LNode* head){//入参判断if(NULL==head ){
#if DEBUG_PRINTprintf("clearList()的入参为空\n");
#endifreturn false;}if(NULL==head->next){ //要判断NULL==head->next 下面temp=head->nextprintf("链表中没有数据\n");return true;}LNode * temp=head->next;LNode *P=head;while (temp!=NULL){P=temp;temp=temp->next;free(P);head->data--;}head->next=NULL;return true;}//销毁链表
bool destroyList(LNode** head){//入参判断if(NULL==head || NULL==*head){
#if DEBUG_PRINTprintf("destroyList()的入参为空\n");
#endifreturn false;}clearList(*head);free(*head);(*head)=NULL;return true;
}//打印链表
bool printList(LNode* head){//入参检查if(NULL==head){
#if DEBUG_PRINTprintf("length()的入参为空\n");
#endifreturn false;}if(NULL==head->next){printf("表为空\n");return true;}LNode *temp=head->next;while (temp){printf("%d ",temp->data);temp=temp->next;}printf("\n");return true;
}

main.c测试功能

文件名:main.c
#include "link_list.h"int main(){LNode *head;initList(&head);printf("head=%p\n",head);printf("Empty=%d\n",isEmpty(head));printf("length=%d\n",length(head));printf("----------------------------\n");//测试头插insert(head,100);insert(head,200);insert(head,300);printList(head);printf("Empty=%d\n",isEmpty(head));printf("length=%d\n",length(head));//300 200 100printf("----------------------------\n");//测试尾插append(head,400);append(head,500);append(head,600);printList(head);printf("Empty=%d\n",isEmpty(head));printf("length=%d\n",length(head));//300 200 100 400 500 600printf("----------------------------\n");//测试插入链表指定位置insertAt(head,333,1);insertAt(head,444,0);insertAt(head,555,8);//最后一个插入insertAt(head,666,10);//报错///insertAt()的插入位置不合理printList(head);//444 300 333 200 100 400 500 600 555printf("Empty=%d\n",isEmpty(head));printf("length=%d\n",length(head));printf("----------------------------\n");//链表删除元素头删delete(head);delete(head);printList(head);//333 200 100 400 500 600 555printf("Empty=%d\n",isEmpty(head));printf("length=%d\n",length(head));printf("----------------------------\n");//删除链表元素尾删deleteTail(head);printList(head);//333 200 100 400 500 600printf("Empty=%d\n",isEmpty(head));printf("length=%d\n",length(head));//length=6printf("----------------------------\n");//链表中查找指定位置元素LNode *N=NULL;searchAt(head,-1);//位置不合理N=searchAt(head,6);//位置不合理N=searchAt(head,5);//查找数据:600if(N){printf("查找数据:%d\n",N->data);} else{printf("没查到\n");}printf("Empty=%d\n",isEmpty(head));printf("length=%d\n",length(head));printf("----------------------------\n");//修改链表指定位置元素modify(head,777,0);modify(head,888,6);//modify()的修改位置不合理printList(head);//777 200 100 400 500 600printf("Empty=%d\n",isEmpty(head));printf("length=%d\n",length(head));printf("----------------------------\n");//链表删除指定位置元素deleteAt(head,0);printList(head);//200 100 400 500 600printf("Empty=%d\n",isEmpty(head));printf("length=%d\n",length(head));printf("----------------------------\n");//清空链表clearList(head);printf("head=%p\n",head);//head=0000000000B11450printf("head->next=%p\n",head->next);//head->next=0000000000000000printList(head);//表为空printf("Empty=%d\n",isEmpty(head));//Empty=1printf("length=%d\n",length(head));//length=0printf("----------------------------\n");//销毁destroyList(&head);printf("head=%p\n",head);//head=0000000000000000printf("----------------------------\n");
}

总结

链表是一种常见的数据结构，在实际应用中有着广泛的应用。本文介绍了链表的定义、实现、操作、测试等功能。

链表的实现主要是定义链表节点的结构，然后实现链表的操作函数。链表的操作函数包括：初始化链表、链表是否为空、链表长度、链表头部插入元素、链表尾部插入元素、插入链表指定位置、链表删除元素头删、链表删除指定位置元素、删除链表元素尾删、链表中查找指定位置元素、修改链表指定位置元素、清空链表、销毁链表、打印链表。

链表的操作函数都有相应的注释，可以很方便地理解各个函数的作用。

链表的测试代码主要是对链表的操作函数进行测试 ,可以作为学习链表的入门代码。

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