C语言/C++实现链表的详细教程
链表是一种常用的数据结构，它由一系列节点组成，每个节点包含两部分内容：数据和指向下一个节点的指针,最后一个节点指向空。链表的节点可以动态添加和删除，因此可以方便地进行插入、删除等操作。链表有多种类型，包括单向链表、双向链表和循环链表等。
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C语言/C++实现链表的详细教程
1. 什么是链表
链表是一种常用的数据结构，它由一系列节点组成，每个节点包含两部分内容：数据和指向下一个节点的指针,最后一个节点指向空。链表的节点可以动态添加和删除，因此可以方便地进行插入、删除等操作。链表有多种类型，包括单向链表、双向链表和循环链表等。
1.1 单向链表（Singly Linked List）
单向链表是最简单的链表类型，它的每个节点只包含一个指向下一个节点的指针。单向链表的优点是插入和删除节点的速度较快，但查找节点的速度较慢。单向链表的数据结构如下所示：
cstruct ListNode {
int val; // 节点的值
struct ListNode *next; // 指向下一个节点的指针
};
1.2 双向链表（Doubly Linked List）
双向链表是在单向链表的基础上增加了一个指向前一个节点的指针。这样一来，双向链表可以从前往后遍历，也可以从后往前遍历，但相应地，插入和删除节点的操作会稍微复杂一些。双向链表的数据结构如下所示：
cstruct ListNode {
int val; // 节点的值
struct ListNode *prev; // 指向前一个节点的指针
struct ListNode *next; // 指向下一个节点的指针
};
1.3 循环链表（Circular Linked List）
循环链表是一种特殊的链表类型，它的最后一个节点指向第一个节点（或者说，第一个节点指向最后一个节点）。这样一来，循环链表可以无限循环下去，因此常用于循环队列等数据结构中。循环链表的数据结构和单向链表或双向链表类似，只是最后一个节点的指针指向第一个节点。
本教程主要演示的是单向链表的使用。
2. 节点的定义
首先，我们需要定义链表的节点结构。每个节点包含一个数据元素和一个指向下一个节点的指针。在C语言中，我们可以使用结构体来定义节点。
typedef struct Node {
int data; // 数据元素
struct Node* next; // 指向下一个节点的指针
} Node;
3. 创建和初始化链表
下面是一个函数，用于创建并初始化一个空链表。
Node* createLinkedList() {
return NULL; // 返回空链表
}
4. 插入节点
接下来，我们需要实现在链表中插入新节点的功能。我们可以根据需要在链表的开头、末尾或中间插入新节点。
// 插入节点到链表开头
Node *insertAtBeginning(Node *head, int data) {
// 创建新节点
Node *newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
// 设置节点数据
newNode->data = data;
// 将新节点指向原来的头节点
newNode->next = head;
// 返回新的链表头节点
return newNode;
}
// 插入节点到链表末尾
Node *insertAtEnd(Node *head, int data) {
// 创建新节点
Node *newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
newNode->data = data;
// 将新节点的下一个节点指针设置为NULL
newNode->next = NULL;
// 如果链表为空，将新节点作为链表的唯一节点
if (head == NULL) {
return newNode;
}
Node* current = head;
// 遍历链表直到达到最后一个节点
while (current->next != NULL) {
current = current->next;
}
// 将新节点插入到已有链表的末尾
current->next = newNode;
// 返回原来的头节点
return head;
}
// 在指定位置插入节点
Node* insertAtPosition(Node* head, int data, int position) {
// 创建新节点
Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
newNode->data = data;
// 如果插入位置为0，则将新节点作为新的头节点
if (position == 0) {
newNode->next = head;
return newNode;
}
Node* current = head;
// 找到插入位置的前一个节点
for (int i = 0; i < position - 1; i++) {
if (current == NULL) {
printf("位置超出链表存储范围。\n");
return head;
}
current = current->next;
}
// 将新节点的next指针指向当前位置的节点
newNode->next = current->next;
// 将当前位置的节点指向新节点
current->next = newNode;
// 返回原来的头节点
return head;
}
5. 删除节点
我们也可以从链表中删除节点。下面是一些用于删除节点的函数示例。
// 从链表开头删除节点
Node* deleteAtBeginning(Node* head) {
if (head == NULL) {
printf("链表为空");
return NULL;
}
Node* temp = head;
// 更新头节点
head = head->next;
// 释放删除节点的内存
free(temp);
// 返回新的头节点
return head;
}
// 从链表末尾删除节点
Node* deleteAtEnd(Node* head) {
if (head == NULL) {
printf("链表为空！！！\n");
return NULL;
}
// 如果只有一个节点，直接删除
if (head->next == NULL) {
free(head);
return NULL;
}
Node *current = head, *prev;
// 找到倒数第二个节点
while (current->next != NULL) {
prev = current;
current = current->next;
}
//将倒数第二个节点的next指针设置为NULL，删除最后一个节点
prev->next = NULL;
// 释放删除节点的内存
free(current);
// 返回原来的头节点
return head;
}
// 根据数据值删除节点
Node* deleteByValue(Node* head, int data) {
if (head == NULL) {
printf("链表为空！！！\n");
return NULL;
}
Node *current = head, *prev;
// 遍历链表找到要删除的节点
while (current != NULL && current->data != data) {
prev = current;
current = current->next;
}
if (current == NULL) {
printf("数据不存在！！！\n");
return head;
}
if (current == head) {
//如果删除节点是头节点，则更新头节点
head = head->next;
} else {
//将前一个节点的next指针跳过删除节点
prev->next = current->next;
}
free(current);// 释放删除节点的内存
return head;
}
6. 打印链表
为了验证链表的操作，我们可以编写一个函数来打印链表的所有节点。
//打印链表数据
void printList(Node* head) {
Node* current = head;
printf("链表所存数据: ");
//表头为空，结束循环
while (current != NULL) {
printf("%d ", current->data);
current = current->next;
}
printf("\n");
}
7. 测试代码
我们可以编写一段测试代码来验证我们的链表代码：
//主函数
int main() {
//创建链表
Node* head = createLinkedList();
printf("链表已经创建完成，可以正常使用！！！\n");
while(true){
printf("1、添加新的数据到链表头。\n");
printf("2、添加新的数据到链表尾。\n");
printf("3、添加新的数据到固定位置。\n");
printf("4、删除链表头的数据。\n");
printf("5、删除链表尾的数据。\n");
printf("6、删除指定数据。\n");
printf("7、退出程序。\n");
printf("请输入你的选择：");
int ch;
bool flag=false;
scanf("%d",&ch);
system("cls");
switch(ch){
case 1:
int insertN;
printf("请输入需要插入的数据：");
scanf("%d",&insertN);
head = insertAtBeginning(head, insertN);
break;
case 2:
int insertEndN;
printf("请输入需要插入的数据：");
scanf("%d",&insertEndN);
head = insertAtEnd(head, insertEndN);
break;
case 3:
int insertPosN,pos;
printf("请输入需要插入的数据和位置：");
scanf("%d %d",&insertPosN,&pos);
head = insertAtPosition(head, insertPosN, pos-1);
break;
case 4:
head = deleteAtBeginning(head);
break;
case 5:
head = deleteAtEnd(head);
break;
case 6:
int delN;
printf("请输入需要删除的数据：");
scanf("%d",&delN);
head = deleteByValue(head, delN);
break;
case 7:printf("程序结束，欢迎使用。\n");exit(0);
default:
printf("您的输入有误，请检查后重新输入！\n");
flag=true;
break;
}
if(!flag){
printf("****-----------------------------****\n");
printList(head);
printf("****-----------------------------****\n\n");
}
getchar();
}
return 0;
}
8. 总结
恭喜你！你已经完成了C语言实现链表的教程。链表是一种非常有用的数据结构，可以在运行时动态管理数据。通过学习链表的实现，您可以对如何操作和管理数据有更深入的了解。希望本教程对你有所帮助，谢谢！
9. 完整代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct Node {
int data; // 数据元素
struct Node *next; // 指向下一个节点的指针
} Node;
//创建并初始化链表
Node *createLinkedList() {
return NULL; // 返回空链表
}
// 插入节点到链表开头
Node *insertAtBeginning(Node *head, int data) {
// 创建新节点
Node *newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
// 设置节点数据
newNode->data = data;
// 将新节点指向原来的头节点
newNode->next = head;
// 返回新的链表头节点
return newNode;
}
// 插入节点到链表末尾
Node *insertAtEnd(Node *head, int data) {
// 创建新节点
Node *newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
newNode->data = data;
// 将新节点的下一个节点指针设置为NULL
newNode->next = NULL;
// 如果链表为空，将新节点作为链表的唯一节点
if (head == NULL) {
return newNode;
}
Node* current = head;
// 遍历链表直到达到最后一个节点
while (current->next != NULL) {
current = current->next;
}
// 将新节点插入到已有链表的末尾
current->next = newNode;
// 返回原来的头节点
return head;
}
// 在指定位置插入节点
Node* insertAtPosition(Node* head, int data, int position) {
// 创建新节点
Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
newNode->data = data;
// 如果插入位置为0，则将新节点作为新的头节点
if (position == 0) {
newNode->next = head;
return newNode;
}
Node* current = head;
// 找到插入位置的前一个节点
for (int i = 0; i < position - 1; i++) {
if (current == NULL) {
printf("位置超出链表存储范围。\n");
return head;
}
current = current->next;
}
// 将新节点的next指针指向当前位置的节点
newNode->next = current->next;
// 将当前位置的节点指向新节点
current->next = newNode;
// 返回原来的头节点
return head;
}
// 从链表开头删除节点
Node* deleteAtBeginning(Node* head) {
if (head == NULL) {
printf("链表为空");
return NULL;
}
Node* temp = head;
// 更新头节点
head = head->next;
// 释放删除节点的内存
free(temp);
// 返回新的头节点
return head;
}
// 从链表末尾删除节点
Node* deleteAtEnd(Node* head) {
if (head == NULL) {
printf("链表为空！！！\n");
return NULL;
}
// 如果只有一个节点，直接删除
if (head->next == NULL) {
free(head);
return NULL;
}
Node *current = head, *prev;
// 找到倒数第二个节点
while (current->next != NULL) {
prev = current;
current = current->next;
}
//将倒数第二个节点的next指针设置为NULL，删除最后一个节点
prev->next = NULL;
// 释放删除节点的内存
free(current);
// 返回原来的头节点
return head;
}
// 根据数据值删除节点
Node* deleteByValue(Node* head, int data) {
if (head == NULL) {
printf("链表为空！！！\n");
return NULL;
}
Node *current = head, *prev;
// 遍历链表找到要删除的节点
while (current != NULL && current->data != data) {
prev = current;
current = current->next;
}
if (current == NULL) {
printf("数据不存在！！！\n");
return head;
}
if (current == head) {
//如果删除节点是头节点，则更新头节点
head = head->next;
} else {
//将前一个节点的next指针跳过删除节点
prev->next = current->next;
}
free(current);// 释放删除节点的内存
return head;
}
//打印链表数据
void printList(Node* head) {
Node* current = head;
printf("链表所存数据: ");
//表头为空，结束循环
while (current != NULL) {
printf("%d ", current->data);
current = current->next;
}
printf("\n");
}
//主函数
int main() {
//创建链表
Node* head = createLinkedList();
printf("链表已经创建完成，可以正常使用！！！\n");
while(true){
printf("1、添加新的数据到链表头。\n");
printf("2、添加新的数据到链表尾。\n");
printf("3、添加新的数据到固定位置。\n");
printf("4、删除链表头的数据。\n");
printf("5、删除链表尾的数据。\n");
printf("6、删除指定数据。\n");
printf("7、退出程序。\n");
printf("请输入你的选择：");
int ch;
bool flag=false;
scanf("%d",&ch);
system("cls");
switch(ch){
case 1:
int insertN;
printf("请输入需要插入的数据：");
scanf("%d",&insertN);
head = insertAtBeginning(head, insertN);
break;
case 2:
int insertEndN;
printf("请输入需要插入的数据：");
scanf("%d",&insertEndN);
head = insertAtEnd(head, insertEndN);
break;
case 3:
int insertPosN,pos;
printf("请输入需要插入的数据和位置：");
scanf("%d %d",&insertPosN,&pos);
head = insertAtPosition(head, insertPosN, pos-1);
break;
case 4:
head = deleteAtBeginning(head);
break;
case 5:
head = deleteAtEnd(head);
break;
case 6:
int delN;
printf("请输入需要删除的数据：");
scanf("%d",&delN);
head = deleteByValue(head, delN);
break;
case 7:printf("程序结束，欢迎使用。\n");exit(0);
default:
printf("您的输入有误，请检查后重新输入！\n");
flag=true;
break;
}
if(!flag){
printf("****-----------------------------****\n");
printList(head);
printf("****-----------------------------****\n\n");
}
getchar();
}
return 0;
}
以上就是C语言实现链表的详细教程。希望对您有所帮助！如果您还有其他问题，请随时提问。
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