手把手写数据结构之单向链表操作（一）

/**********************头文件数据封装及函数声明****************/

#ifndef     _S_LIST_H
#define     _S_LIST_H

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define PRINT        printf("LINE:    %d\n", __LINE__);

/*单链表的实现可以各有不同，只要该实现，符合链表的定义即可。
 *单链表最重要的数据结构是元素结点，
 *最重要的操作是插入结点,删除结点和遍历。
 *其它的操作基本上是这3个操作的组合，依据具体的要求而定。
*/

/*******************************************
*单向链表结点信息
*
*数据域:    可以是普通类型,也可以是封装类型
*指针域:    next指针
*
*********************************************/
typedef struct node
{
    int num;            //数据域
    struct node *next;    //指针域
}NODE;

/*******************************************
*单向链表信息
*
*链表的属性信息: 链表的作用描述，链表当前节点个数等等
*指针信息:        一般必须有表头指针，也可以有为结点指针
*
*********************************************/
typedef struct list_info
{
    int max;            //结点个数
    NODE *head;            //头结点指针
}LIST_INFO;

/********************************************
*Des:  创建链表
*Ret:  成功返回0， 失败返回-1；    
*********************************************/
int Create_List(LIST_INFO **plist);

/********************************************
*Des:  判断链表是否为空
*Ret:  真: 1,  假: 0    
*********************************************/
int Is_Empty_List(const LIST_INFO *plist);

/********************************************
*Des:  添加新的数据节点到表头
*Ret:  成功返回0， 失败返回-1；    
*********************************************/
int AddtoList_Head(LIST_INFO *plist, const int num);

/********************************************
*Des:  添加新的数据结点到表尾
*Ret:  成功返回0， 失败返回-1；    
*********************************************/
int AddtoList_Tail(LIST_INFO *plist, const int num);


/********************************************
*Des:    查找某个结点是否存在,存在返回前一个结点
*Ret:    NULL:不存在或出错，(NODE *)1:该节点为头结点    
*********************************************/
NODE * Find_Node(const LIST_INFO *plist, const int num);


/********************************************
*Des:      获取第m结点的数据
*Ret:    成功返回0，失败返回-1
*********************************************/
int Get_Node_Info(const LIST_INFO *plist, int *num, const int M);
    


/********************************************
*Des:    将新的数据num插入到数据域为dest_num结点前面
*Ret:    成功返回0，返回-1；    
*********************************************/
int Insert_num_to_Node(LIST_INFO *plist, const int num, const int dest_num);


/********************************************
*将新的数据结点添加到第m个结点后
*成功返回0，返回-1；    
*********************************************/
int Add_num_to_M(LIST_INFO *plist, const int m, const int num);


/********************************************
*Des:    删除第一个数据与为num的结点
*Ret:    成功返回0，返回-1；    
*********************************************/
int Delete_num_from(LIST_INFO *plist, const int num);


/********************************************
*Des:    遍历链表
*Ret:    成功返回0，返回-1；    
*********************************************/
int Traverse_List(const LIST_INFO *plist);

/********************************************
*Des:    将链表所有节点排序(按数据从小到大)
*Ret:    成功返回0，返回-1；    
*********************************************/
int Order_List(LIST_INFO *plist);

/********************************************
*Des:    清空链表
*Ret:    成功返回0，返回-1；    
*********************************************/
int Empty_List(LIST_INFO *plist);


/********************************************
*Des:    将链表逆序
*Ret:    成功返回0，返回-1；    
*********************************************/
int Reverse_List(LIST_INFO *plist);


/********************************************
*Des:    获取链表结点个数
*Ret:    成功返回结点个数，失败返回-1；    
*********************************************/
int Get_count_Node(const LIST_INFO *plist);

/********************************************
*Des:    销毁链表
*Ret:    成功返回0，失败返回-1；    
*********************************************/
int Destory_List(LIST_INFO **plist);


/********************************************
*Des:    顺序表结点插入 (已经按从小到大排好序的链表)
*Ret:    成功返回0，失败返回-1；    
*********************************************/
int Order_Insert__Node(LIST_INFO * plist, const int num);




#endif



/***************************函数定义的实现********************/
#include "s_list.h"

/********************************************
*Des:  创建结点并填充结点信息
*Ret:  成功返回结点， 失败返回NULL；    
*********************************************/
static NODE *__Create_Node__(int num)
{
    NODE *new_node = (NODE *)malloc(sizeof(NODE));
    if(NULL == new_node)
    {
        perror("Malloc new node");
        return NULL;
    }

    new_node->num = num;
    new_node->next = NULL;

    return new_node;
}

/********************************************
*Des:  创建链表
*Ret:  成功返回0， 失败返回-1；    
*********************************************/
int Create_List(LIST_INFO **plist)
{
    if(NULL == plist)
        return -1;
    *plist = (LIST_INFO *)malloc(sizeof(LIST_INFO));
    if(NULL == *plist)
    {
        perror("List malloc");
        return -1;
    }

    (*plist)->head = NULL;
    (*plist)->max = 0;

    return 0;
}

/********************************************
*Des:  判断链表是否为空
*Ret:  真: 1,  假: 0    
*********************************************/
int Is_Empty_List(const LIST_INFO *plist)
{
    return (NULL == plist->head) ? 1: 0;
}

/********************************************
*Des:  添加新的数据节点到表头
*Ret:  成功返回0， 失败返回-1；    
*********************************************/
int AddtoList_Head(LIST_INFO *plist, const int num)
{
    NODE *new_node = __Create_Node__(num);
    if(NULL == new_node)
        return -1;

    new_node->next = plist->head;
    plist->head = new_node;

    plist->max++;

    return 0;
}

/********************************************
*Des:  添加新的数据结点到表尾
*Ret:  成功返回0， 失败返回-1；    

*********************************************/
int AddtoList_Tail(LIST_INFO *plist, const int num)
{
    NODE *pnode = plist->head, *tmpnode = NULL;
    NODE *new_node = __Create_Node__(num);
    if(NULL == new_node)
        return -1;

    //链表为空
    if(Is_Empty_List(plist))
    {
        plist->head = new_node;
    }
    else
    {
        while(NULL != pnode->next)
        {
            pnode = pnode->next;
        }
        pnode->next = new_node;
    }

    plist->max++;

    return 0;
}


/********************************************
*Des:    查找某个结点是否存在,存在返回前一个结点
*Ret:    NULL:不存在或出错，(NODE *)1:该节点为头结点    
*********************************************/
NODE * Find_Node(const LIST_INFO *plist, const int num)
{
    NODE *pre_node = (NODE *)1;
    NODE *tmpnode = NULL, *pnode = plist->head;
    while(NULL != pnode)
    {
        if(pnode->num == num)
            return pre_node;
        
        pre_node = pnode;
        pnode = pnode->next;
    }

    return NULL;
}


/********************************************
*Des:      获取第m结点的数据
*Ret:    成功返回0，失败返回-1
*********************************************/
int Get_Node_Info(const LIST_INFO *plist, int *num, const int M)
{
    int idx = 0;
    if(M > Get_count_Node(plist) || M <= 0)
    {
        printf("Invalid arg!\n");
        return -1;
    }

    NODE *pnode = plist->head;
    while(NULL != pnode)
    {
        idx++;
        if(idx == M)
            break;
        
        pnode = pnode->next;
    }
    *num = pnode->num;
    
    return 0;
}
    
/********************************************
*将新的数据结点添加到第m个结点后
*成功返回0，返回-1；    
*********************************************/
int Add_num_to_M(LIST_INFO *plist, const int m, const int num)
{
    int idx = 0;
    if(m > Get_count_Node(plist) || m <= 0)
    {
        printf("Invalid arg!\n");
        return -1;
    }
    
    NODE *new_node = __Create_Node__(num);
    if(NULL == new_node)
    {
        return -1;
    }
    NODE *pnode = plist->head;
    
    while(NULL != pnode)
    {
        idx++;
        if(idx == m)
            break;    
        pnode = pnode->next;
    }

    new_node->next = pnode->next;
    pnode->next = new_node;
    plist->max++;
    
    return 0;
}

/********************************************
*Des:    将新的数据num插入到数据域为dest_num结点前面
*Ret:    成功返回0，返回-1；    
*********************************************/
int Insert_num_to_Node(LIST_INFO *plist, const int num, const int dest_num)
{
    //查找dest_num结点
    NODE *pre_node = Find_Node(plist, dest_num);
    if(NULL == pre_node)
    {
        printf("No such node!\n");
        return -1;
    }

    //创建结点
    NODE *new_node = __Create_Node__(num);
    if(NULL == new_node)
    {
        return -1;
    }
    //若插入到表头
    if(pre_node == (NODE *)1)
    {
        new_node->next = plist->head;
        plist->head = new_node;
    }
    else//插入到其他位置
    {
        new_node->next = pre_node->next;
        pre_node->next = new_node;
    }

    plist->max++;
    return 0;
        
}


/********************************************
*Des:    删除第一个数据与为num的结点
*Ret:    成功返回0，返回-1；    
*********************************************/
int Delete_num_from(LIST_INFO *plist, const int num)
{
    NODE *fnode = NULL;
    NODE *prev_node = Find_Node(plist, num);
    if(NULL == prev_node)
    {
        printf("Have no such Node!\n");
        return -1;
    }

    if((NODE *)1 == prev_node)
    {
        fnode = plist->head;
        plist->head = fnode->next;
    }
    else
    {
        fnode = prev_node->next;
        prev_node->next = fnode->next;
    }

    free(fnode);
    plist->max--;

    return 0;
}


/********************************************
*Des:    遍历链表
*Ret:    成功返回0，返回-1；    
*********************************************/
int Traverse_List(const LIST_INFO *plist)
{
    //函数入口检测
    if(NULL == plist)
    {
        printf("Invalid arg!\n");
        return -1;
    }
    
    NODE *pnode = plist->head;
    if(Is_Empty_List(plist))
    {
        printf("The List is empty!\n");
        return -1;
    }

    printf("The List node count: %d\n", Get_count_Node(plist));

    while(NULL != pnode)
    {
        printf("%-5d", pnode->num);
        pnode = pnode->next;
    }

    printf("\n\n");
    return 0;
}

/********************************************
*Des:    将链表所有节点排序(按数据从小到大)
*Ret:    成功返回0，返回-1；    (没有想出更好方法)
*********************************************/
int Order_List(LIST_INFO *plist)
{
    NODE *pnode = plist->head->next, *head = plist->head;
    head->next = NULL;
    NODE *tmpnode = NULL, *pre_p = NULL, *tmp = NULL;
    
    while(pnode != NULL)
    {
        tmp = pnode->next;
        
        tmpnode = head;
        if(pnode->num <= head->num)
        {
            pnode->next = head;
            head = pnode;
        }
        else
        {
            pre_p = head;
            tmpnode = head->next;
            while(tmpnode != NULL)
            {
                if(pnode->num <= tmpnode->num)
                {
                    break;
                }
                pre_p = tmpnode;
                tmpnode = tmpnode->next;
            }
            pre_p->next = pnode;
            pnode->next = tmpnode;
        }

        pnode = tmp;    
    }

    plist->head = head;

    return 0;
}


/********************************************
*Des:    清空链表
*Ret:    成功返回0，返回-1；    
*********************************************/
int Empty_List(LIST_INFO *plist)
{
    if(NULL == plist)
    {
        printf("Invalid arg!\n");
        return -1;
    }

    NODE *fnode = NULL, *pnode = plist->head;
    while(NULL != pnode)
    {
        fnode = pnode;
        pnode = pnode->next;
        free(fnode);
    }

    plist->head = NULL;
    plist->max = 0;

    return 0;
}


/********************************************
*Des:    将链表逆序
*Ret:    成功返回0，返回-1；    
*********************************************/
int Reverse_List(LIST_INFO *plist)
{
    if(NULL == plist)//函数入口检测
    {
        printf("Invalid arg!\n");
        return -1;
    }
    
    NODE *head = NULL, *tmpnode = NULL, *pnode = plist->head;
    while(NULL != pnode)
    {
        tmpnode = pnode;
        pnode = pnode->next;

        tmpnode->next = head;
        head = tmpnode;
    }

    plist->head = head;

    return 0;
}

/********************************************
*Des:    顺序表结点插入 (已经按从小到大排好序的链表)
*Ret:    成功返回0，失败返回-1；    
*********************************************/
int Order_Insert__Node(LIST_INFO * plist, const int num)
{
    if(NULL == plist)//函数入口检测
    {
        printf("Invalid arg!\n");
        return -1;
    }

    NODE *pnode = NULL, *tmpnode = NULL;
    NODE *new_node = __Create_Node__(num);//创建新的结点
    if(NULL == new_node)
        return -1;

    pnode = plist->head;

    //链表为空
    if(plist->head == NULL)
    {
        plist->head = new_node;
    }

    //第一个结点就大于num
    else if(plist->head->num > num)
    {
        new_node->next = plist->head;
        plist->head = new_node;
    }
    else 
    {
        tmpnode = plist->head;
        pnode = plist->head->next;
        
        while(NULL != pnode)
        {
            if(pnode->num > num)
                break;
            tmpnode = pnode;
            pnode = pnode->next;
        }
        new_node->next = tmpnode->next;
        tmpnode->next = new_node;
    }

    plist->max++;

    return 0;
}


/********************************************
*Des:    获取链表结点个数
*Ret:    成功返回结点个数，失败返回-1；    
*********************************************/
int Get_count_Node(const LIST_INFO *plist)
{
    return plist->max;
}

/********************************************
*Des:    销毁链表
*Ret:    成功返回0，失败返回-1；    
*********************************************/
int Destory_List(LIST_INFO **plist)
{
    if(Empty_List(*plist) < 0)
        return -1;

    free(*plist);
    *plist = NULL;

    return 0;
}