史上最全单链表的增删改查反转等操作汇总以及5种排序算法(C语言)
目录
1.准备工作
首先包含头文件，定义链表结构体，产生随即链表的范围，定义全局头尾节点。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define MAX 10
/*定义链表*/
typedef struct Node
{
int data;
struct Node *next;
}Node;
/*定义全局头尾节点*/
Node *head = NULL;
Node *end = NULL;
2.创建链表
/*根据传入的参数添加链表节点*/
int CreatList(int a)
{
/*定义临时结构体并分配空间*/
Node *temp = (Node *)malloc(sizeof(Node));
if (temp ==NULL)
{
printf("malloc error!");
return -1;
}
else
{
/*给数据类型赋值*/
temp->data = a;
temp->next = NULL;
/*如果链表长度为0*/
if (head == NULL)
{
head = temp;
end = temp;
}
else
{
end->next = temp;
end = temp;
}
}
}
3.打印链表
/*打印链表*/
void PrintList(Node *temp)
{
if(temp == NULL)
{
printf("Empty List！\r\n");
}
while (temp)
{
printf("%d",temp->data);
temp = temp->next;
if(temp)
printf("->");
}
printf("\r\n");
}
4.在元素后面插入元素
向链表中增添元素，根据添加位置不同，可分为以下 3 种情况：
1.插入到链表的头部（头节点之后），作为首元节点；
2.插入到链表中间的某个位置；
3.插入到链表的最末端，作为链表中最后一个数据元素；
虽然新元素的插入位置不固定，但是链表插入元素的思想是固定的，只需做以下两步操作，即可将新元素插入到指定的位置：
a.将新结点的 next 指针指向插入位置后的结点；
b.将插入位置前结点的 next 指针指向插入结点；
例如，我们在链表 {1,2,3,4} 的基础上分别实现在头部、中间部位、尾部插入新元素 5，其实现过程如图 所示：
/*根据传入的数，在其后面增加元素*/
int InsertListEnd(int index,int a)
{
if (head == NULL)
{
printf("Empty List！\r\n");
return 0;
}
if (FindList(index)->next == FindList(a))
return 0;
else
{
/*找到传入值的位置并保存*/
Node *temp = FindList(index);
/*分配空间存放新的传入的值*/
Node *pt = (Node *)malloc(sizeof(Node));
pt->data = a;
/*是否是最后一个元素*/
if (temp == end)
{
//尾巴的下一个指向新插入的节点
end->next = temp;
//新的尾巴
end = temp;
}
else
{
// 先连后面 （先将要插入的节点指针指向原来找到节点的下一个）
pt->next = temp->next;
//后连前面
temp->next = pt;
printf("The list after insert %d is \r\n",a);
PrintList(head);
}
}
}
5.在元素前面增加元素
/*根据传入的数，在其前面增加元素*/
int InsertListHead(int index,int a)
{
if (head == NULL)
{
printf("Empty List！\r\n");
return 0;
}
/*要插入的位置就在原位*/
if (FindList(index)->next == FindList(a))
return 0;
else
{
/*找到传入值的位置并保存*/
Node *temp = FindList(index);
/*分配空间存放新的传入的值*/
Node *pt = (Node *)malloc(sizeof(Node));
pt->data = a;
/*是否是第一个元素*/
if (temp == head)
{
//尾巴的下一个指向新插入的节点
pt->next = head;
//新的头
head = pt;
}
else
{
/*寻找到要插入位置的前驱节点*/
Node *pre = FindPreNode(temp);
pre->next = pt;
pt->next = temp;
printf("The list after insert %d is \r\n",a);
PrintList(head);
}
}
}
6.删除链表元素，要注意删除链表尾还是链表头
从链表中删除指定数据元素时，实则就是将存有该数据元素的节点从链表中摘除，但作为一名合格的程序员，要对存储空间负责，对不再利用的存储空间要及时释放。因此，从链表中删除数据元素需要进行以下 2 步操作：
1.将结点从链表中摘下来;
2.手动释放掉结点，回收被结点占用的存储空间;
其中，从链表上摘除某节点的实现非常简单，只需找到该节点的直接前驱节点 temp，执行一行程序：
temp->next=temp->next->next;
例如，从存有 {1,2,3,4} 的链表中删除元素 3，则此代码的执行效果如图 2 所示：
/*删除链表头*/
void DeleteListHead()
{ //记住旧头
Node *temp = head;
//链表检测
if (NULL == head)
{
printf("Empty list!\n");
return;
}
head = head->next; //头的第二个节点变成新的头
free(temp);
}
/*尾删除————删*/
void DeleteListTail()
{
if (NULL == end)
{
printf("链表为空，无需删除\n");
return;
}
//链表不为空
//链表有一个节点
if (head == end)
{
free(head);
head = NULL;
end = NULL;
}
else
{
//找到尾巴前一个节点
Node *temp = head;
while (temp->next != end)
{
temp = temp->next;
}
//找到了，删尾巴
//释放尾巴
free(end);
//尾巴迁移
end = temp;
//尾巴指针为NULL
end->next = NULL;
}
}
/*删除链表任意元素*/
void DeleteList(int a)
{
//链表判断 是不是没有东西
if (NULL == head)
{
printf("Empty list!\n");
return;
}
//链表有东西，找这个节点
Node *temp = FindList(a);
if (NULL == temp)
{
printf("%d not find\r\n",a);
return;
}
//找到了,且只有一个节点
if (head == end)
{
free(head);
head = NULL;
end = NULL;
printf("The list after delete %d is empty!\r\n",a);
}
else if (head->next == end) //有两个节点
{
//看是删除头还是删除尾
if (end == temp)
{
DeleteListTail();
printf("The list after delete %d is \r\n",a);
PrintList(head);
}
else if (temp == head)
{
DeleteListHead();
printf("The list after delete %d is \r\n",a);
PrintList(head);
}
}
else //多个节点
{
//看是删除头还是删除尾
if (end == temp)
DeleteListTail();
else if (temp == head)
DeleteListHead();
else //删除中间某个节点
{ //找要删除temp前一个，遍历
Node *pt = head;
while (pt->next != temp)
{
pt = pt->next;
}
//找到了
//让前一个直接连接后一个 跳过指定的即可
pt->next = temp->next;
free(temp);
printf("The list after delete %d is \r\n",a);
PrintList(head);
}
}
}
7.根据传入的数值查询链表
/*根据传入的数值，查询链表*/
Node *FindList(int a)
{
Node *temp = head;
if(head == NULL)
{
printf("Empty List！\r\n");
return NULL;
}
else
{
while (temp)
{
if (temp->data == a)
{
printf("%d find!\r\n",a);
return temp;
}
temp = temp->next;
}
printf("%d not find!\r\n",a);
return 0;
}
}
8.修改链表元素
/*修改链表元素,element为要修改的元素，modify为修改后的值*/
void ModifyList(Node *phead,int element,int modify)
{
Node *temp = phead;
while((temp!= NULL))
{
if(temp->data == element)
{
temp->data = modify;
}
temp = temp->next;
}
}
9.求链表长度
/*求链表长度并返回*/
int LengthList(Node *temp)
{
int length = 0;
while (temp)
{
length++;
temp = temp->next;
}
return length;
}
10.前驱，后继节点的查找
Node *FindPreNode(Node *p)
{
Node *temp = head;
/*寻找p的前驱节点*/
if(p == head)
{
printf("%d is head node\r\n",p->data);
return NULL;
}
else
{
while((temp->next != p) && (temp !=NULL))
{
temp = temp->next;
}
return temp;
}
}
Node *FindNextNode(Node *p)
{
Node *temp = head;
/*寻找p的后继节点*/
while(temp &&(temp != p))
{
temp = temp->next;
}
/*先不判断是否为尾节点，尾节点NULL也可以赋值*/
temp = temp->next;
return temp;
}
11.倒置链表
/*方法一：倒置链表*/
Node *InvertList(Node *phead)
{
if(phead == NULL || phead->next == NULL)
{
return phead;
}
else
{
Node *p = phead;
Node *q = NULL;
Node *r = NULL;
while(p != NULL)
{
/*保存下一个节点*/
q = p->next;
/*让该节点指向上一个节点*/
p->next = r;
/*上一个节点走到当前节点*/
r = p;
/*当前节点走到下一个节点*/
p = q;
}
head = r;
return head;
}
}
/*方法二：倒置链表*/
Node *ReverseList(Node *phead)
{
/*创建一个新链*/
/*两个指针，一个指向新的链表，一个指向单个断开的节点元素。连接起来*/
Node *ptmp = NULL;
Node *tmp = NULL;
/*处理链表为空*/
if(NULL == phead)
{
printf("link is empty\n");
return NULL;
}else
{
/*将旧链上的结点链到新链上*/
while(phead != NULL)
{
tmp = phead;
phead = phead->next;
/*连接到上一次存下来的连表上。第一次时，ptmp为空，整个链表赋值给tmp后只剩下第一个元素*/
tmp->next = ptmp;
/*新的链表赋值给ptmp*/
ptmp = tmp;
}
}
head = ptmp;
return ptmp;
}
12.判断链表是否有环
/*判断链表有环*/
int Is_Circular(Node *phead)
{
if(phead == NULL || phead->next == NULL){
return 0;
}
/*快慢指针，当二者相等时，一定有环*/
Node *p1 = phead;
Node *p2 = phead;
while(p1 != NULL && p2 != NULL){
p2 = p2->next;
if(p1 == p2)
return 1;
p2 = p2->next;
p1 = p1->next;
}
return 0;
}
测试函数
int main ()
{
int i = 0;
/*设置获得随机数的种子（固定代码，没有这句，随机数是固定不变的）测试可以不加*/
srand((int)time(0));
for (i =5;i>0;i--)
CreatList(rand()%MAX);
// CreatList(i);
printf("新创建的的链表为:");
PrintList(head);
InsertListHead(4,10);
printf("在4前插入10后的链表为:");
PrintList(head);
InsertListEnd(4,10);
printf("在4后插入10后的链表为:");
PrintList(head);
DeleteList(0);
printf("删除0后的链表为:");
PrintList(head);
Node *p = FindList(7);
Node *q = FindList(4);
ModifyList(head,1,15);
printf("修改1为15后的链表为:");
PrintList(head);
ReverseList(head);
printf("反转后的链表为:");
PrintList(head);
printf("链表长度为:%d",LengthList(head));
return 0;
}
测试截图
关于排序算法的讲解将在下节[单链表的5种排序算法]介绍。
以上代码均为测试后的代码。如有错误和不妥的地方，欢迎指出。
如遇到排版错乱的问题，可以通过以下链接访问我的CSDN。
CSDN:CSDN搜索“嵌入式与Linux那些事”
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