此程序演示带头结点的单链表的实现,数据元素是整数。
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* 程序名:linklist1.c,此程序演示带头结点的单链表的实现,数据元素是整数。
* 作者:jack 日期:20210707
* 参考作者:C语言技术网(www.freecplus.net), B站UP主:C语言技术网
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef int ElemType; // 自定义链表的数据元素为整数。
typedef struct LNode
{
ElemType data; // 存放结点的数据元素。
struct LNode *next; // 指向下一个结点的指针。
}LNode, *LinkList;
// 初始化链表LL,返回值:失败返回NULL,成功返回头结点的地址。
LNode *InitList1();
// 销毁链表LL。
void DestroyList1(LinkList LL);
// 清空链表。
void ClearList(LinkList LL);
// 在链表LL的第ii个位置插入元素ee,返回值:0-失败;1-成功。
int InsertList(LinkList LL, unsigned int ii, ElemType *ee);
// 在链表LL的头部插入元素ee,返回值:0-失败;1-成功。
int PushFront(LinkList LL, ElemType *ee);
// 在链表LL的尾部插入元素ee,返回值:0-失败;1-成功。
int PushBack(LinkList LL, ElemType *ee);
// 在指定结点pp之后插入元素ee,返回值:0-失败;1-成功。
int InsertNextNode(LNode *pp, ElemType *ee);
// 在指定结点pp之前插入元素ee,返回值:0-失败;1-成功。
int InsertPriorNode(LNode *pp, ElemType *ee);
// 删除链表LL中的第ii个结点,返回值:0-位置ii不合法;1-成功。
int DeleteNode(LinkList LL, unsigned int ii);
// 删除链表LL中第一个结点,返回值:0-位置不合法;1-成功。
int PopFront(LinkList LL);
// 删除链表LL中最后一个结点,返回值:0-位置不合法;1-成功。
int PopBack(LinkList LL);
// 删除指定结点。
int DeleteNode1(LNode *pp);
// 打印链表中全部的元素。
void PrintList(LinkList LL);
// 获取链表中第ii个结点,成功返回结点的地址,失败返回空。
// 注意,ii可以取值为0,表示头结点。
LNode *LocateNode(LinkList LL, unsigned int ii);
// 查找元素ee在链表LL中的结点地址,如果没找到返回NULL,否则返回结点的地址。
LNode *LocateElem(LinkList LL, ElemType *ee);
// 求链表的长度,返回值:>=0-表LL结点的个数。
int LengthList(LinkList LL);
// 判断链表是否为空,返回值:0-非空或失败,1-空。
int IsEmpty(LinkList LL);
// 采用归并的方法,将两个升序的链表La和Lb,合并成一个升序的链表Lc。
int MergeList(LinkList La, LinkList Lb, LinkList Lc);
// 把链表pp结点之后的结点原地逆置(反转),返回值:0-失败;1-成功。
void ReverseList(LNode *pp);
int main()
{
LinkList LL = NULL; // 声明链表指针变量。
LL = InitList1(); // 初始化链表。
printf("LL=%p\n", LL);
ElemType ee; // 创建一个数据元素。
printf("在表中插入元素(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10)。\n");
ee = 1; InsertList(LL, 1, &ee);
ee = 2; InsertList(LL, 1, &ee);
ee = 3; InsertList(LL, 1, &ee);
ee = 4; InsertList(LL, 1, &ee);
ee = 5; InsertList(LL, 1, &ee);
ee = 6; InsertList(LL, 1, &ee);
ee = 7; InsertList(LL, 1, &ee);
ee = 8; InsertList(LL, 1, &ee);
ee = 9; InsertList(LL, 1, &ee);
ee = 10; InsertList(LL, 1, &ee);
printf("length=%d\n", LengthList(LL));
PrintList(LL);
printf("在第5个位置插入元素(13)。\n");
ee = 13; InsertList(LL, 5, &ee);
PrintList(LL);
printf("在表头插入元素(11),表尾插入元素(12)。\n");
ee = 11; PushFront(LL, &ee);
ee = 12; PushBack(LL, &ee);
PrintList(LL);
printf("删除表中第7个结点。\n");
DeleteNode(LL, 7); PrintList(LL);
printf("删除表中第一个结点。\n");
PopFront(LL); PrintList(LL);
printf("删除表中最后一个结点。\n");
PopBack(LL); PrintList(LL);
LNode *tmp;
if ((tmp = LocateNode(LL, 3)) != NULL)
printf("第3个结点的地址是=%p,ee=%d\n", tmp, tmp->data);
ee = 8;
if ((tmp = LocateElem(LL, &ee)) != NULL)
printf("元素值为8的结点的地址是=%p\n", tmp);
else
printf("元素值为8的结点的地址是NULL,没找着。\n");
printf("在结点%p之后插入66\n", tmp);
ee = 66;
InsertNextNode(tmp, &ee); PrintList(LL);
printf("在结点%p之前插入55\n", tmp);
ee = 55;
InsertPriorNode(tmp, &ee); PrintList(LL);
// ReverseList(LL); PrintList(LL); // 反转链表。
DestroyList1(LL); LL = NULL; // 销毁链表,LL置为空。
return 0;
}
// 初始化链表LL,返回值:失败返回NULL,成功返回头结点的地址。
LNode *InitList1()
{
LNode *head = (LNode *)malloc(sizeof(LNode)); // 分配头结点。
if (head == NULL)
{
printf("分配头节点失败。\n");
return NULL;
}
head->next = NULL; // 头结点的下一结点暂时不存在,置空。
return head;
}
// 销毁链表LL。
void DestroyList1(LinkList LL)
{
if (LL == NULL) return;
// 销毁链表LL是指释放链表全部的结点,包括头结点。
LNode *tmp;
while (LL!=NULL)
{
tmp = LL->next; // tmp保存下一结点的地址。
free(LL); // 释放当前结点。
LL = tmp; // LL指针移动到下一结点。
}
// LL=NULL; // LL在本函数中相当于局部变量,就算置空了也不会影响调用者传递的LL,所以LL=NULL没有意义。
}
// 清空链表。
void ClearList(LinkList LL)
{
// 清空链表LL是指释放链表全部的结点,但不包括头结点。
if (LL == NULL) { printf("链表LL不存在。\n"); return; } // 判断链表是否存在。
LNode *tmp1 = LL->next; // 保留头结点,从头结点的下一个结点开始释放。
LNode *tmp2;
while (tmp1!=NULL)
{
tmp2 = tmp1->next;
free(tmp1);
tmp1 = tmp2;
}
LL->next = NULL; // 这行代码一定不能少,否则会留下野指针。
}
// 在链表LL的第ii个位置插入元素ee,返回值:0-失败;1-成功。
int InsertList(LinkList LL, unsigned int ii, ElemType *ee)
{
if ((LL == NULL) || (ee == NULL)) { printf("链表LL或元素ee不存在。\n"); return 0; } // 判断表和元素是否存在。
// 判断插入位置是否合法
if (ii < 1) { printf("插入位置(%d)不合法,应该在大于0。\n", ii); return 0; }
// 要在位序ii插入结点,必须找到ii-1结点。
LNode *pp = LL;
unsigned int kk = 0;
while ( (pp != NULL) && (kk < ii - 1))
{
pp = pp->next; kk++;
// printf("pp=%p,kk=%d\n",pp,kk);
}
if (pp == NULL) { printf("位置(%d)不合法,超过了表长。\n", ii); return 0; }
LNode *tmp = (LNode *)malloc(sizeof(LNode)); // 分配一个结点。
if (tmp == NULL) return 0; // 内存不足,返回失败。
// 考虑数据元素为结构体的情况,这里采用了memcpy的方法而不是直接赋值。
memcpy(&tmp->data, ee, sizeof(ElemType));
// 处理next指针。
tmp->next = pp->next;
pp->next = tmp;
return 1;
///
// 以上代码可以用以下代码代替。
// LNode *pp=LocateNode(LL,ii-1);
// return InsertNextNode(pp,ee);
///
}
// 在链表LL的头部插入元素ee,返回值:0-失败;1-成功。
int PushFront(LinkList LL, ElemType *ee)
{
return InsertList(LL, 1, ee);
}
// 在链表LL的尾部插入元素ee,返回值:0-失败;1-成功。
int PushBack(LinkList LL, ElemType *ee)
{
if ((LL == NULL) || (ee == NULL)) { printf("链表LL或元素ee不存在。\n"); return 0; } // 判断表和元素是否存在。
LNode *pp = LL; // 从头结点开始。
// 找到最后一个结点。
while (pp->next != NULL) pp = pp->next;
LNode *tmp = (LNode *)malloc(sizeof(LNode)); // 分配一个结点。
if (tmp == NULL) return 0; // 内存不足,返回失败。
// 考虑数据元素为结构体的情况,这里采用了memcpy的方法而不是直接赋值。
memcpy(&tmp->data, ee, sizeof(ElemType));
// 处理next指针。
tmp->next = NULL;
pp->next = tmp;
return 1;
}
// 在指定结点pp之后插入元素ee,返回值:0-失败;1-成功。
int InsertNextNode(LNode *pp, ElemType *ee)
{
if (pp == NULL) { printf("结点pp不存在。\n"); return 0; }
LNode *tmp = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));
if (tmp == NULL) return 0;
memcpy(&tmp->data, ee, sizeof(ElemType));
tmp->next = pp->next;
pp->next = tmp;
return 1;
}
// 在指定结点pp之前插入元素ee,返回值:0-失败;1-成功。
int InsertPriorNode(LNode *pp, ElemType *ee)
{
if (pp == NULL) { printf("结点pp不存在。\n"); return 0; }
// 在指定结点pp之前插入采用偷梁换柱的方法:
// 1、分配一个新的结点;
// 2、把pp结点的数据和指针复制到新结点中。
// 3、把待插入元素的数据存入pp结点中。
LNode *tmp = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));
if (tmp == NULL) return 0;
// 把pp结点的数据和指针复制到tmp中。
memcpy(&tmp->data, &pp->data, sizeof(ElemType));
tmp->next = pp->next;
// 把待插入的元素存入pp中。
memcpy(&pp->data, ee, sizeof(ElemType));
pp->next = tmp;
return 1;
}
// 删除链表LL中的第ii个结点,返回值:0-位置ii不合法;1-成功。
int DeleteNode(LinkList LL, unsigned int ii)
{
if (LL == NULL) { printf("链表LL不存在。\n"); return 0; } // 判断链表是否存在。
// 判断删除位置是否合法
if (ii < 1) { printf("删除位置(%d)不合法,应该在大于0。\n", ii); return 0; }
// 要删除位序ii结点,必须找到ii-1结点。
LNode *pp = LL; // 指针pp指向头结点,逐步往后移动,如果为空,表示后面没结点了。
unsigned int kk = 0; // kk指向的是第几个结点,从头结点0开始,pp每向后移动一次,kk就加1。
while ((pp != NULL) && (kk < ii - 1))
{
pp = pp->next; kk++;
}
// 注意,以下行的代码与视频中的不一样,视频中的是 if ( pp==NULL ),有bug。
if (pp->next == NULL) { printf("位置(%d)不合法,超过了表长。\n", ii); return 0; }
LNode *tmp = pp->next; // tmp为将要删除的结点。
pp->next = pp->next->next; // 写成p->next=tmp->next更简洁。
free(tmp);
return 1;
}
// 删除链表LL中第一个结点,返回值:0-位置不合法;1-成功。
int PopFront(LinkList LL)
{
return DeleteNode(LL, 1);
}
// 删除链表LL中最后一个结点,返回值:0-位置不合法;1-成功。
int PopBack(LinkList LL)
{
if (LL == NULL) { printf("链表LL不存在。\n"); return 0; } // 判断表和元素是否存在。
// 必须加上这个判断,否则下面的循环pp->next->next不成立。
if (LL->next == NULL) { printf("链表LL为空,没有尾结点。\n"); return 0; } // 判断表是否为空。
// 要删除最后一个结点,必须找到最后一个结点的前一个结点。
LNode *pp = LL; // 从第0个结点开始。
// 找到倒数第二个结点(包括头结点)。
while (pp->next->next != NULL) pp = pp->next;
// 释放最后一个结点。
free(pp->next);
pp->next = NULL;
return 1;
}
// 删除指定结点。
int DeleteNode1(LNode *pp)
{
if (pp == NULL) { printf("结点pp不存在。\n"); return 0; }
// 删除指定结点的思想是:1)把pp后继结点的数据和next指针复制到pp结点;2)删除pp结点的后继结点。
LNode *tmp = pp->next; // tmp指向pp的后继结点。
memcpy(&pp->data, &tmp->data, sizeof(ElemType)); // 把后继结点的数据复制到pp结点中。
pp->next = tmp->next; // 把pp的next指向后继结点的next。
free(tmp); // 释放后继结点。
// 写这个函数的目的是告诉大家这种方法是有问题的。
// 问题:如果当前的pp结点是链表的最后一个结点,那么它的后继结点根本不存在。
// 结论:此法不通,还是乖乖的从链表头部开始扫描。
return 1;
}
// 打印链表中全部的元素。
void PrintList(LinkList LL)
{
if (LL == NULL) { printf("链表LL不存在。\n"); return; } // 判断链表是否存在。
LNode *pp = LL->next; // 从第1个结点开始。
while (pp)
{
printf("%-3d", pp->data); // 如果元素ee为结构体,这行代码要修改。
pp = pp->next;
}
printf("\n");
}
// 获取链表中第ii个结点,成功返回结点的地址,失败返回空。
// 注意,ii可以取值为0,表示头结点。
LNode *LocateNode(LinkList LL, unsigned int ii)
{
if (LL == NULL) { printf("链表LL不存在。\n"); return NULL; } // 判断表和元素是否存在。
LNode *pp = LL; // 指针pp指向头结点,逐步往后移动,如果为空,表示后面没结点了。
unsigned int kk = 0; // kk指向的是第几个结点,从头结点0开始,pp每向后移动一次,kk就加1。
while ((pp != NULL) && (kk < ii))
{
pp = pp->next; kk++;
}
if (pp == NULL) { printf("位置(%d)不合法,超过了表长。\n", ii); return NULL; }
return pp;
}
// 查找元素ee在链表LL中的结点地址,如果没找到返回NULL,否则返回结点的地址。
LNode *LocateElem(LinkList LL, ElemType *ee)
{
LNode *pp = LL->next; // 从第1个数据结点开始。
while (pp != NULL)
{
// 如果数据元素是结构体,以下代码要修改。
if (pp->data == *ee) return pp;
pp = pp->next;
}
return NULL;
}
// 求链表的长度,返回值:>=0-表LL结点的个数。
int LengthList(LinkList LL)
{
if (LL == NULL) { printf("链表LL不存在。\n"); return 0; } // 判断链表是否存在。
LNode *pp = LL->next; // 头结点不算,从第1个结点开始。
int length = 0;
while (pp != NULL) { pp = pp->next; length++; }
return length;
// 不使用临时变量,如何计算链表(包括头结点)的长度?
// if (LL==NULL) return 0;
// return LengthList(LL->next)+1;
}
// 判断链表是否为空,返回值:0-非空或失败,1-空。
int IsEmpty(LinkList LL)
{
if (LL == NULL) return 0;
if (LL->next == NULL) return 1;
return 0;
}
// 把链表pp结点之后的结点原地逆置(反转),返回值:0-失败;1-成功。
void ReverseList(LNode *pp)
{
LNode *ss; // 当前结点。
LNode *ssnext; // 当前结点的下一结点。
ss = pp->next; // 从pp结点之后的结点开始反转。
pp->next = NULL; // pp->next指向空。
while (ss != NULL)
{
ssnext = ss->next; // 保留ss下一结点的地址。
// 以下两行相当于在pp之后插入ss结点。
ss->next = pp->next;
pp->next = ss;
ss = ssnext; // ss结点后移。
}
}
// 采用归并的方法,将两个升序的链表La和Lb,合并成一个升序的链表Lc。
int MergeList(LinkList La, LinkList Lb, LinkList Lc)
{
if ((La == NULL) || (Lb == NULL) || (Lc == NULL)) { printf("表La、Lb、Lc至少有一个不存在。\n"); return 0; }
La = La->next;
Lb = Lb->next;
LNode *pp;
// 把La和Lb合并到Lc中。
while ((La != NULL) && (Lb != NULL))
{
// 取La和Lb的较小者。
if (La->data <= Lb->data)
{
pp = La; La = La->next;
}
else
{
pp = Lb; Lb = Lb->next;
}
// 把较小者追加到Lc中。
Lc->next = (LNode *)malloc(sizeof(LNode)); // 分配一个新结点。
Lc = Lc->next;
memcpy(&Lc->data, &pp->data, sizeof(ElemType));
Lc->next = NULL;
}
// 把链表La其它的元素追加到Lc中。
while (La != NULL)
{
Lc->next = (LNode *)malloc(sizeof(LNode)); // 分配一个新结点。
Lc = Lc->next;
memcpy(&Lc->data, &La->data, sizeof(ElemType));
Lc->next = NULL;
La = La->next;
}
// 把链表Lb其它的元素追加到Lc中。
while (Lb != NULL)
{
Lc->next = (LNode *)malloc(sizeof(LNode)); // 分配一个新结点。
Lc = Lc->next;
memcpy(&Lc->data, &Lb->data, sizeof(ElemType));
Lc->next = NULL;
Lb = Lb->next;
}
return 1;
}