数据结构之链表C语言实现以及使用场景分析
牢骚：本篇博客两个星期前已经存为草稿，鉴于发生一些糟糕的事情，今天才基本完成。本人6月份应届毕业生一枚，毕业后当天来到帝都，之后也非常顺利，面试了俩家公司都成功了。一家做C++方面电商ERP，一家做wifi模块，觉得第二家公司小，薪资低，但是觉得好玩就去了。同时，在学校也喝了不少鸡汤，觉得公司小怎么了。然而去了不到20天，公司被深圳一家公司收购了，公司动员我去深圳，我尼玛我才来20多天啊，有木有？而且感觉公司做这么大的决定都是随时拍板的吗？
原本以为一个公司的生命力强到可以忽略的概率，然而当自己真实的遇到这一切，才知道这个社会有多残忍，公司的生存可能比一个员工的生存更要困难。
接下来就是找工作了，跑呀，找呀。。。。。。。。 一路被忽略，一路被放鸽子，一路被无视。。。。。。。 心里五味杂陈。。。。。。。。。
so，可能我还是太菜了，这种玩计算机的心态，也许会被生活玩，唯有认真拼命的学习也许能够拯救我的颓势。
感谢seven，严厉也好，鼓励也好，短短的一个月，您教会了我许多，感谢您的知遇之恩！愿你们去深圳一切顺利！待倔强的我在北京玩上一阵！
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链表是数据结构中比较基础也是比较重要的类型之一，那么有了数组，为什么我们还需要链表呢！或者说设计链表这种数据结构的初衷在哪里？
这是因为，在我们使用数组的时候，需要预先设定目标群体的个数，也即数组容量的大小，然而实时情况下我们目标的个数我们是不确定的，因此我们总是要把数组的容量设置的很大，这样以来就浪费了很多的空间。另外，数组在进行插入操作和删除操作的时候，在插入或者删除制定元素之后，我们往往需要进行循环移位，这增加了我们的线性开销。
正是由于以上的两种主要原因，链表被设计出来用于一般表的操作。为了避免上面描述数组的两种弊端，我们希望链表有一下的特点
1 可以灵活的扩展自己的长度。
2 存储地址不连续，删除或者插入操作的时候不需要循环移位。
要实现以上两个特点，我们需既要保证每个节点的独立性，又要保存相邻两个节点的联系。
为此，链表一般被设计为下面的形式。
Node--->Node---->Node
链表是由一个一个的节点组成的，可以方便和自由的插入未知个Node，前一个节点中用指针保存着下一个节点的位置，这样以来便顺利的完成了我们对链表的两点期望，但是唯一的缺点是增加了额外的空间消耗。
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链表的定义：
链表的定义一般使用结构体，在看《数据结构与算法分析》这本书的时候发现，书中频繁的使用typedef的关键字，结果真的很棒不仅保持的代码的整洁程度，也让我们在下面的编码过程中少见了很多烦人的指针（当然指针还是一直存在的）。所以这里也借用了书中的定义方法。
struct Node; typedef struct Node* PtrNode; typedef PtrNode Position; typedef PtrNode List; struct Node{ int Value; PtrNode Next; };
下面接着书写一个建立链表的函数，输入每个节点的值，直到这个值是-1的时候函数结束。
在这个里面，我以前一直搞不明白为什么需要定义三个Node *，现在终于了解了，最终还是复习了指针的内容明白的，这里说一下指针实现链表对指针的操作很频繁，需要比较扎实的掌握了指针之后，在来看链表会轻松很多。在下面的一段程序里，我分别定义了head/p/tmp这三个指向节点结构体的指针，head的主要作用就像一个传销头目，他会主动联系上一个下线p，然后他就什么也不干了，p接着去发展一个又一个的下线tmp，结果一串以head为首的链表就出来了。
起先，我总觉得有了head，为什么还要p，这是因为如果直接使用head去指向下一个节点，head的位置也是不断在移动的，即它永远处于链表的尾端，这样当我们返回链表的时候，其实是空值。所以，我们需要p这个中转环节。（其实，这种做法在指针中非常普遍，大部分有返回指针类型的函数中，都会首先定义一个指针变量来保存函数的传入的参数，而不是对参数直接进行操作）。
/* 函数功能：创建一个链表 函数描述：每次输入一个新的整数，即把新增加一个节点存放该整数， 当输入的整数为-1时，函数结束。 */ List create() { int n=0; Position p,head,tmp; head=NULL; tmp=malloc(sizeof(struct Node)); if(tmp==NULL) { printf("tmp malloc failed!\n"); return NULL; } else { p=tmp; printf("please input the first node's message!\n"); scanf("%d",&(tmp->Value)); } while(tmp->Value!=-1) { n+=1; if(n==1) { head=p; tmp->Next=NULL; } else { p->Next=tmp; } p=tmp; tmp=malloc(sizeof(struct Node)); printf("please input the %d node!\n",n+1); scanf("%d",&(tmp->Value)); } p->Next=NULL; free(tmp); //free函数free掉的只是申请的空间，但是指针还是依然存在的。 tmp=NULL; return head; }
接下来，在写一个删除链表节点的函数，输入一个整数然后遍历链表节点，当链表节点的值与该整数相等的时候，即把该节点删除。
在完成这个函数首先一定要把这个过程思考清楚，不可否认我之前是一个上来就敲代码的人，看了《剑指offer》感觉这种习惯是程序员的大忌，甚至还想写一篇博客，名字都想好了《程序员的自我修养之思考在前，代码在后》。其实想想也是，我们写程序的目的是为了解决问题，而不是为了简单的写程序，纯粹的让程序跑起来大概只会在上学那会存在吧！真实的程序开发中需要考虑几乎所有 能想到的实际问题，所以无论程序再下，一要学会先思考清楚，再下笔写程序。
关于这个函数,我们要想到的是：
1 如果链表为空，我们该怎么做，当然是直接返回。
2 如果要删除的元素为头节点该怎么办？
3 如果要删除的元素为尾节点该怎么办？
当注意到以上三个部分，我们的程序就可能避免掉了输入链表为空，程序直接崩溃的现象，也可以避免删除元素值为头节点时删不掉的尴尬。我们的程序就有了一定的鲁棒性。
下面着重考虑链表的删除的实现：
list： Node_a->Node_b->Node_c->Node_d;
list tmp p
-------> tmp->Next=p->Next;
list: Node_a->Node_b----------->Node_d
free(p)
假设我们要删除的节点为上图的Node_c;假设我们能够找到Node_c的前一个位置tmp和被删除节点位置p的话;这个时候我们只需要执行tmp->Next=p->Next即可。
只要完成上面的分析以及考虑到各种情况，我们完成下面的代码就水到渠成了。
/* 函数功能：删除链表中指定值的节点（如果存在多个，只删除第一个） 本例中输入一个整数，删除链表节点值为这个整数的节点。 */ List DeleteNode(List list) { Position p,tmp; int value; if(list==NULL) { printf("The list is null,function return!\n"); return NULL; } else { printf("please input the delete Node's value:\n"); scanf("%d",&value); } p=list; if(p->Value==value) { list=p->Next; free(p); p=NULL; return list; } while(p!=NULL&&p->Value!=value) { tmp=p; p=p->Next; } if(p->Value==value) { if(p->Next!=NULL){ tmp->Next=p->Next; } else { tmp->Next=NULL; } free(p); p=NULL; } return list; }
关于链表的使用场景分析:
链表在程序开发中用到的频率还是非常高的，所以在高级语言中往往会对链表进行一些实现，比如STL中list以及Java中也有类似的东西。在目前的服务器端开发，主要运用链表来接收一些从数据中取出来的数据进行处理。
即使你不知道链表的底层实现，仍然可以成功的运用STL里面的现成的东西。但是作为一个学习者，我觉得会使用和从底层掌握仍然是两个不同的概念，linux之父说：“talk is less，show you code”。
以下的程序，用链表模拟了一个电话通讯录的功能，包括添加联系人，查找联系人，以及删除联系人。
PS：关于鲁棒性，程序中最大的危险是使用了gets这个函数，目前先保留使用gets，等待找到工作之后在做进一步的程序完善。
/************************************************************************** Programe: This is a phone list write by list The programe is just prictise for list Author: heat nan Mail:964465194@qq.com Data:2015/07/27 **************************************************************************/ #include<stdio.h> #include<string.h> #include<stdlib.h> #define N 25 #define M 15 struct node; typedef struct node* p_node; typedef p_node List; typedef p_node Position; typedef struct node** PList; struct node{ char name[N]; char number[M]; Position next; }; int JudgeNameExist(List list,char* name); void AddPerson(PList list); void PrintList(List list); List FindPerson(List list); List FindPersonByName(List list,char* name); int AddPersonByName(PList list,List node); int DeletePersonByName(PList list,char* name); void DeletePerson(PList list); int main() { List list=NULL; Position p; char cmd[100]; while(1) { printf(" MAIN \n"); printf(" ******* 1 add a person *******\n"); printf(" ******* 2 show the phone list *******\n"); printf(" ******* 3 find from phone list *******\n"); printf(" ******* 4 delete from phone list *******\n\n\n"); printf("Please input the cmd number:\n"); gets(cmd); switch(cmd[0]) { case '1': AddPerson(&list); break; case '2': PrintList(list); break; case '3': FindPerson(list); break; case '4': DeletePerson(&list); break; default: printf("wrong cmd!\n"); break; } } return 0; } /* Function:判断要添加的联系人名称是否已经存在于电话簿中. Input: List 电话列表,name 要添加的联系人的姓名. Return: 已经存在返回1,不存在返回0. */ int JudgeNameExist(List list,char* name) { if(FindPersonByName(list,name)!=NULL) return 1; else return 0; } /* Function:根据输入的姓名查找联系人的信息节点 Input: 要输入的电话列表list,姓名name Return: 返回查找到的节点 */ List FindPersonByName(List list,char* name) { while(list!=NULL) { if(strcmp(list->name,name)==0) break; list=list->next; } return list; } /* Function:根据姓名添加新的联系人到联系人列表 Input: 指向联系人列表地址的指针， 新用户节点 Return: 添加成功返回1，添加失败返回0 */ int AddPersonByName(PList list,List node) { if(node==NULL) { printf("the node is NULL!\n"); return 0; } if(*list==NULL) { *list=node; return 1; } List pHead=*list; while(pHead->next!=NULL) pHead=pHead->next; pHead->next=node; return 1; } void AddPerson(PList list) { Position tmp; Position p_head; tmp=(struct node*)malloc(sizeof(struct node)); char name[N]; char number[M]; if(tmp==NULL) { printf("malloc the tmp node failed in function add person!\n"); } else { printf("please input the name:\n"); gets(name); printf("please input the number:\n"); gets(number); strcpy(tmp->name,name); strcpy(tmp->number,number); tmp->next=NULL; } if(JudgeNameExist(*list,name)==1) { free(tmp); printf("the name have already exist!\n"); return; } AddPersonByName(list,tmp); } /* Function: 打印联系人列表 Input： 联系人列表 */ void PrintList(List list) { Position show; show=list; if(show==NULL) { return ; } printf("Now,we print the phone list:\n"); while(show!=NULL) { printf("Name:%s Number:%s\n",show->name,show->number); show=show->next; } } List FindPerson(List list) { char name[N]; Position pHead=list; printf("please input the name you will find:\n"); gets(name); Position node=FindPersonByName(list,name); if(node!=NULL) printf("find success! name-> %s number-> %s\n",node->name,node->number); else printf("find failed!\n"); return node; } /* Function:根据姓名删除联系人 Input： 指向联系人地址的指针，联系人姓名 Output： 删除成功返回1，失败返回0 */ int DeletePersonByName(PList list,char* name) { if(*list==NULL||name==NULL) return 0; List pHead=*list; if(strcmp(pHead->name,name)==0) { *list=pHead->next; free(pHead); pHead->next==NULL; return 0; } List tmp=pHead->next; while(tmp!=NULL) { if(strcmp(tmp->name,name)==0) { pHead->next=tmp->next; free(tmp); tmp->next=NULL; return 1; } pHead=tmp; tmp=tmp->next; } return 0; } void DeletePerson(PList list) { List pHead=*list; if(pHead==NULL) { printf("there is no person you can delet\n"); return ; } char name[N]; printf("please input the name:\n"); gets(name); DeletePersonByName(list,name); }
