【数据结构】线性表的链式存储（链表）API及实现

数据类型及API声明

线性表的链式存储是指每个结点都含有一个指针域，指针域指向下一个结点，这样每个节点包含了自身信息和下一个结点的位置，像链条一样连在一起，线性表的链式存储就是我们常说的链表。一般来说，我们都会给链表加一个表头，表头的指针域指向链表的第一个元素（链表的0号位置），在表头中可以存储链表长度信息。

//声明一个链表类型，他可以根据需要转为我们需要的类型
typedef void LinkedList;

//链表结点
typedef struct LinkedListNode LinkedListNode; 

//链表表头
typedef struct LinkedListHead LinkedListHead;

//创建线性表并返回线性表句柄
LinkedList* LinkedList_Create();

//销毁线性表（释放内存）
void LinkedList_Destroy(LinkedList* lList);

//清空线性表（不释放内存）
void LinkedList_Clear(LinkedList* lList);

//返回线性表长度（元素个数）
int LinkedList_Length(LinkedList* lList);

//插入元素
int LinkedList_Insert(LinkedList* lList, LinkedListNode* node, int pos);

//返回pos处的元素
LinkedListNode* LinearList_Get(LinkedList* lList, int pos);

//删除一个结点并返回结点值
LinkedListNode* LinearList_Delete(LinkedList* lList, int pos);

链表的API实现

链表结点结构体

链表的结点数据类型是一个结构体，结构体内部只有一个指向本身数据类型的指针，用于存放下一个结点的位置。链表结点只起到连接的作用，它负责把插入的结点一个个链接在链表中，不包含任何业务数据。当我们需要根据自己的业务创建链表时，只需要把我们自己的数据结构体第一个域设置为该链表结点LinkedListNode类型的指针即可，也就是我们的数据结构包含链表结点，并且起始地址相同（链表结点放在数据结构第一个域），这样在做类型转换等操作时，就免去了通过偏移量寻址的操作。

struct LinkedListNode
{
	LinkedListNode* next;
};

表头结构体

表头包含一个链表结构体，用于指向链表的0号结点，包含一个数据，用于指示链表长度。

struct LinkedListHead
{
	LinkedListNode head;
	int length;
};

创建链表并返回链表句柄

函数功能：创建一个链表并返回链表句柄，其实就是创建一个表头
函数参数：无，链式结构不需要提前分配内存，而线性表的顺序结构需要提前分配内存
函数返回：表头

LinkedList* LinkedList_Create()
{
	LinkedList* head = NULL;
	head = (LinkedList*)malloc(sizeof(LinkedListHead));
	if (head == NULL)
	{
		printf("err: head = (LinkedList*)malloc(sizeof(LinkedListHead))\n");
		return NULL;
	}
	memset(head, 0, sizeof(LinkedListHead));
	return head;
}

销毁链表

函数功能：销毁线性表就是释放表头资源，销毁链表前需要逐个删除链表结点
函数参数：链表句柄
函数返回：无

void LinkedList_Destroy(LinkedList* lList)
{
	LinkedListHead* pList;
	if (lList == NULL)
	{
		printf("err: lList == NULL \n");
		return;
	}
	pList = (LinkedListHead*)lList;
	free(pList);
}

清空链表

函数功能：返回到链表刚创建的状态，即表头指针域指向NULL，长度置为0
函数参数：链表句柄
函数返回：无

void LinkedList_Clear(LinkedList* lList)
{
	LinkedListHead* pList;
	if (lList == NULL)
	{
		printf("err: lList == NULL \n");
		return;
	}
	pList = (LinkedListHead*)lList;
	pList->length = 0;
	pList->head.next = NULL;
}

返回链表长度

函数功能：获取链表长度，即结点个数
函数参数：链表句柄
函数返回：节点个数

int LinkedList_Length(LinkedList* lList)
{
	LinkedListHead* pList;
	if (lList == NULL)
	{
		printf("err: lList == NULL \n");
		return -1;
	}
	pList = (LinkedListHead*)lList;
	return pList->length;
}

插入元素

函数功能：在链表中插入一个元素，被插入的元素已经在主调函数分配好内存，只需把链表结点LinkedListNode串接起来即可
函数参数：lList 链表句柄 node 待插入元素 pos 插入位置
函数返回：成功返回0

int LinkedList_Insert(LinkedList* lList, LinkedListNode* node, int pos)
{
	int i = 0;
	LinkedListHead* pList = NULL;
	LinkedListNode* pCurrent = NULL;
	if ((lList == NULL) || (node == NULL) || (pos < 0))
	{
		printf("err: (lList == NULL) || (node == NULL) || (pos < 0)\n");
		return -1;
	}
	pList = (LinkedListHead*)lList;
	pCurrent = &(pList->head);
	for (i = 0; i < pos; i++)
	{
		pCurrent = pCurrent->next;
	}
	node->next = pCurrent->next;
	pCurrent->next = node;
	pList->length++;
	return 0;
}

插入元素示意图

watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5peg5omA5LiN6IO955qE5oCq5ZOl5ZOl,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16

插入元素时需要借助一个辅助指针变量pCurrent，pCurrent为当前指针位置，初始状态他应该指向表头，当我们需要在pos号位置插入元素时，就将pCurrent后移pos位，比如要在2号位置插入，将pCurrent后移2次，那么pCurrent将指在1号结点处，而1号结点的next域指向2号结点，这时只需要把待插入结点插在pCurrent后面即可完成插入。插入时，应先将2号结点的位置赋给待插入结点的指针域，这样做是为了防止后续结点（2号结点）丢失，然后再把待插入结点赋给pCurrent的指针域即可完成整个插入过程。

返回指定位置元素

函数功能：获取一个指定位置的元素
函数参数：lList 链表句柄 pos 要获取的元素标号
函数返回：获取的结点元素

LinkedListNode* LinearList_Get(LinkedList* lList, int pos)
{
	int i = 0;
	LinkedListHead* pList = NULL;
	LinkedListNode* pCurrent = NULL;
	if ((lList == NULL) || (pos < 0))
	{
		printf("err: lList == NULL \n");
		return NULL;
	}
	pList = (LinkedListHead*)lList;
	pCurrent = &(pList->head);
	for (i = 0; ((i < pos) && (pCurrent->next != NULL)); i++)
	{
		pCurrent = pCurrent->next;
	}
	return pCurrent->next;
}

删除结点并返回被删除结点

函数功能：删除一个结点并返回该结点
函数参数：lList 链表句柄 pos 要删除的链表结点元素
函数返回：被删除的结点

LinkedListNode* LinearList_Delete(LinkedList* lList, int pos)
{
	int i = 0;
	LinkedListHead* pList = NULL;
	LinkedListNode* pCurrent = NULL;
	LinkedListNode* pTemp = NULL;
	if ((lList == NULL) || (pos < 0))
	{
		printf("err: lList == NULL \n");
		return NULL;
	}
	pList = (LinkedListHead*)lList;
	pCurrent = &(pList->head);
	for (i = 0; i < pos; i++)
	{
		pCurrent = pCurrent->next;
	}
	pTemp = pCurrent->next;
	pCurrent->next = pTemp->next;
	pList->length--;
	return pTemp;
}

删除元素示意图

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删除结点需要借助两个辅助指针，一个pCurrent指示当前结点，其作用类似于插入节点中的pCurrent，另一个pTemp用于保存被删除结点，删除时，只需要pCurrent的指针域指向pTemp指针域的内容即可完成删除。

测试函数

#include "LinkedList.h"

typedef struct
{
	LinkedListNode* node;
	int len;
	char* str;
}MyStr;

int main()
{
	int i = 0;
	LinkedList* mList = NULL;
	MyStr s1, s2, s3, s4, s5;
	MyStr* temp = NULL;
	s1.str = "hello";
	s2.str = "Linked";
	s3.str = "List";
	s4.str = "C";
	s5.str = "!";
	
	mList = LinkedList_Create();
	LinkedList_Insert(mList, (LinkedListNode*)&s5, 0);
	LinkedList_Insert(mList, (LinkedListNode*)&s4, 0);
	LinkedList_Insert(mList, (LinkedListNode*)&s3, 0);
	LinkedList_Insert(mList, (LinkedListNode*)&s2, 0);
	LinkedList_Insert(mList, (LinkedListNode*)&s1, 0);

	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		temp = (MyStr*)LinearList_Get(mList, i);
		printf("%s ", temp->str);
	}
	printf("\n");

	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		temp = (MyStr*)LinearList_Delete(mList, 0);
		printf("str: %s\n", temp->str);
	}

	printf("len: %d\n", LinkedList_Length(mList));

	LinkedList_Destroy(mList);

	system("pause");
	return 0;
}

具体代码资源已上传，可在下面的链接免费下载

线性表的链式存储（链表）API及实现https://download.csdn.net/download/qq_43471489/85043011

posted @ 2022-03-29 07:30 Mindtechnist 阅读(19) 评论(0) 编辑收藏举报来源

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