数据结构之链表（C语言实现）

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include<stdlib.h>
typedef struct Node     ///定义一个结点（结构体）
{
    int data;           ///数据域
    struct Node * pNext;///指针域：一个结点的指针与指向的是下一个结点！而不是下一个结点的指针域，更不是下一个结点的数据域
}NODE,*PNODE;           ///NODE等价于struct Node;PNODE等价于struct Node*

///下面是对各种函数的声明
PNODE create_list(void);
void traverse_list(PNODE pHead);
int is_empty(PNODE pHead);
int length_list(PNODE pHead);
int sort_list(PNODE pHead);
int insert_list(PNODE pHead,int pos,int val);
int delet_list(PNODE pHead,int pos,int *pVal);

///主函数
int main()
{
    PNODE pHead=NULL;         ///等价于struct Node *pHead = NULL;
    pHead=create_list();      ///创建一个非循环单链表，并将该链表的地址赋给pHead
    traverse_list(pHead);
    printf("请输入插入元素的位置和插入的元素值：");
    int pos1,val1;
    scanf("%d%d",&pos1,&val1);
    insert_list(pHead,pos1,val1);
    printf("插入后的链表：");
    traverse_list(pHead);
    printf("请输入要删除的元素位置和元素的值：");
    int pos2,val2;
    scanf("%d%d",&pos2,&val2);
    delet_list(pHead,pos2,&val2);
    printf("删除后的链表：");
    traverse_list(pHead);
    printf("链表是否为空：");
    printf("%d\n",is_empty(pHead));
    printf("链表的长度：");
    printf("%d\n",length_list(pHead));
    sort_list(pHead);
    printf("链表排序结果为：");
    traverse_list(pHead);
    return 0;
}

PNODE create_list(void)                      ///创建链表
{
    int len;                                 ///存放有效结点的个数
    int i;
    int val;                                 ///用来临时存放用户输入的结点的值

    PNODE pHead=(PNODE)malloc(sizeof(NODE)); ///为结点动态分配内存
    if(NULL==pHead)
    {
        printf("分配失败，程序终止！\n");
        exit(-1);
    }
    PNODE pTail=pHead;                       ///初始化头结点和尾结点，使尾结点指向头结点的位置，说明该链表没有有效结点
    pTail->pNext=NULL;                       ///尾结点的尾指针指向为空，说明尾指针之后无结点

    printf("请输入您需要生成的链表节点的个数：len=");
    scanf("%d",&len);

    for(i=0;i<len;i++)
    {
        printf("请输入第%d个节点的值：",i+1);
        scanf("%d",&val);

        PNODE pNew=(PNODE)malloc(sizeof(NODE));///生成了一个新结点 pNew，作为添加新结点的临时储存单元。
        if(NULL==pNew)
        {
            printf("分配失败，程序终止!\n");
            exit(-1);
        }
        pNew->data=val;      ///把输入的数据存在新结点的数据域
        pTail->pNext=pNew;   ///使链表原有的尾指针指向新结点
        pNew->pNext=NULL;    ///将新结点的尾指针指向置空（这跟尾指针初始化的操作一样，是在为下一步将pTail赋值为pNew做准备）
        pTail=pNew;          ///将pTail赋值为pNew，pNew结点成为了新的尾结点
    }
    return pHead;
}

void traverse_list(PNODE pHead)  ///遍历链表并输出
{
    PNODE p=pHead->pNext;
    while(NULL!=p)
    {
        printf("%d ",p->data);
        p=p->pNext;
    }
    printf("\n");
}

int is_empty(PNODE pHead)        ///判断链表是否为空（链表不存在满的状态！所以没有判断链表是否为满的函数）
    {
        if(NULL==pHead->pNext)   ///当链表为空时，头结点与尾结点指向相同，所以头结点（可以看作尾结点）的指针指向为空
            return 1;
        else
            return 0;
    }

int length_list(PNODE pHead)     ///计算链表长度
{
    PNODE p=pHead->pNext;
    int len=0;
    while(NULL!=p)               ///设置计数器，直到p为空时计数结束
        {
            len++;
            p=p->pNext;
        }
    return len;
}

int sort_list(PNODE pHead)      ///排序（这里使用的是简单的冒泡排序（排序问题不是该程序的重点，不再赘述），也可以用其他排序代码替换此函数内的代码）
{
    int i,j,t;
    int len=length_list(pHead);
    PNODE p,q;

    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)
        {
            if(p->data>q->data)
            {
                t=p->data;
                p->data=q->data;
                q->data=t;
            }
        }
    }
    return 0;
}

///插入和删除的本质是一样的，关键点在于：对某一个结点操作时，必须依靠它的前一个结点，依此类推。除非已经用新的变量名保存了该结点
int insert_list(PNODE pHead,int pos,int val)  ///插入元素
{
    int i=0;
    PNODE p=pHead;
    while(NULL!=p&&i<pos-1)
    {
        p=p->pNext;
        ++i;
    }
    if(i>pos-1||NULL==p)
        return 0;
    PNODE pNew=(PNODE)malloc(sizeof(NODE));
    if(NULL==pNew)
    {
        printf("动态内存分配失败！\n");
        exit(-1);
    }
    ///注意以下四行代码
    pNew->data=val;///
    PNODE q=p->pNext;///
    p->pNext=pNew;///
    pNew->pNext=q;///
    return 1;
}

int delet_list(PNODE pHead,int pos,int *pVal)   ///删除元素
{
    int i=0;
    PNODE p=pHead;
    while(NULL!=p->pNext&&i<pos-1)
    {
        p=p->pNext;
        ++i;
    }
    if(i>pos-1||NULL==p->pNext)
        return 0;
    ///注意以下三行代码
    PNODE q=p->pNext;///
    *pVal=q->data;///
    p->pNext=p->pNext->pNext;///
    free(q);
    q=NULL;
    return 1;
}