史上最全單鏈表的增刪改查反轉等操作彙總以及5種排序算法(C語言)

語言: CN / TW / HK

[TOC]

1.準備工作

首先包含頭文件,定義鏈表結構體,產生隨即鏈表的範圍,定義全局頭尾節點。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define MAX 10
/*定義鏈表*/
typedef struct Node 
{
    int data;
    struct Node *next;  
}Node;
/*定義全局頭尾節點*/
Node *head = NULL;
Node *end = NULL;

2.創建鏈表

/*根據傳入的參數添加鏈表節點*/
int CreatList(int a)
{
    /*定義臨時結構體並分配空間*/
    Node *temp = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    if (temp ==NULL)
    {
        printf("malloc error!");
        return -1;
    }
    else
    {
        /*給數據類型賦值*/
        temp->data = a;
        temp->next = NULL;
        /*如果鏈表長度為0*/
        if (head == NULL)
        {
            head = temp; 
            end = temp;    
        }
        else
        {
            end->next = temp;
            end = temp;
        }
    }  
}

3.打印鏈表

/*打印鏈表*/
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.在元素後面插入元素

向鏈表中增添元素,根據添加位置不同,可分為以下 3 種情況:

1.插入到鏈表的頭部(頭節點之後),作為首元節點;

2.插入到鏈表中間的某個位置;

3.插入到鏈表的最末端,作為鏈表中最後一個數據元素;

雖然新元素的插入位置不固定,但是鏈表插入元素的思想是固定的,只需做以下兩步操作,即可將新元素插入到指定的位置:

a.將新結點的 next 指針指向插入位置後的結點;

b.將插入位置前結點的 next 指針指向插入結點;

例如,我們在鏈表 {1,2,3,4} 的基礎上分別實現在頭部、中間部位、尾部插入新元素 5,其實現過程如圖 所示:

/*根據傳入的數,在其後面增加元素*/
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
    {
      /*找到傳入值的位置並保存*/
        Node *temp = FindList(index);
        /*分配空間存放新的傳入的值*/
        Node *pt = (Node *)malloc(sizeof(Node));
        pt->data = a;
        /*是否是最後一個元素*/
        if (temp == end)
        {
            //尾巴的下一個指向新插入的節點
            end->next = temp;
            //新的尾巴
            end = temp;
        }
        else
        {
            // 先連後面 (先將要插入的節點指針指向原來找到節點的下一個)
            pt->next = temp->next;
            //後連前面
            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

/*根據傳入的數,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
    {
       /*找到傳入值的位置並保存*/
        Node *temp = FindList(index);
        /*分配空間存放新的傳入的值*/
        Node *pt = (Node *)malloc(sizeof(Node));
        pt->data = a;
        /*是否是第一個元素*/
        if (temp == head)
        {
            //尾巴的下一個指向新插入的節點
            pt->next = head;
            //新的頭
            head = pt;
        }
        else
        {
            /*尋找到要插入位置的前驅節點*/
            Node *pre = FindPreNode(temp);
            pre->next = pt;
            pt->next = temp;
            printf("The list after insert %d is \r\n",a);
            PrintList(head);
        }
    }

}

6.刪除鏈表元素,要注意刪除鏈表尾還是鏈表頭

從鏈表中刪除指定數據元素時,實則就是將存有該數據元素的節點從鏈表中摘除,但作為一名合格的程序員,要對存儲空間負責,對不再利用的存儲空間要及時釋放。因此,從鏈表中刪除數據元素需要進行以下 2 步操作:

1.將結點從鏈表中摘下來;

2.手動釋放掉結點,回收被結點佔用的存儲空間;

其中,從鏈表上摘除某節點的實現非常簡單,只需找到該節點的直接前驅節點 temp,執行一行程序:

temp->next=temp->next->next;

例如,從存有 {1,2,3,4} 的鏈表中刪除元素 3,則此代碼的執行效果如圖 2 所示:

/*刪除鏈表頭*/
void DeleteListHead()
{ //記住舊頭
    Node *temp = head;
    //鏈表檢測
    if (NULL == head)
    {
        printf("Empty list!\n");
        return;
    }

    head = head->next; //頭的第二個節點變成新的頭
    free(temp);
}
/*尾刪除————刪*/
void DeleteListTail()
{
    if (NULL == end)
    {
        printf("鏈表為空,無需刪除\n");
        return;
    }
    //鏈表不為空
    //鏈表有一個節點
    if (head == end)
    {
        free(head);
        head = NULL;
        end = NULL;
    }
    else
    {
        //找到尾巴前一個節點
        Node *temp = head;
        while (temp->next != end)
        {
            temp = temp->next;
        }
        //找到了,刪尾巴
        //釋放尾巴
        free(end);
        //尾巴遷移
        end = temp;
        //尾巴指針為NULL
        end->next = NULL;
    }
}
/*刪除鏈表任意元素*/
void DeleteList(int a)
{
   //鏈表判斷 是不是沒有東西
    if (NULL == head)
    {
        printf("Empty list!\n");
        return;
    }
    //鏈表有東西,找這個節點
     Node *temp = FindList(a);
    if (NULL == temp)
    {
        printf("%d not find\r\n",a);
        return;
    }
    //找到了,且只有一個節點
    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) //有兩個節點
    {
        //看是刪除頭還是刪除尾
        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 //多個節點
    {
        //看是刪除頭還是刪除尾
        if (end == temp)
            DeleteListTail();
        else if (temp == head)
            DeleteListHead();
        else //刪除中間某個節點
        {    //找要刪除temp前一個,遍歷
            Node *pt = head;
            while (pt->next != temp)
            {
                pt = pt->next;
            }
            //找到了
            //讓前一個直接連接後一個 跳過指定的即可
            pt->next = temp->next;
            free(temp);
            printf("The list after delete %d is \r\n",a);
            PrintList(head);
        }
    }
    
}

7.根據傳入的數值查詢鏈表

/*根據傳入的數值,查詢鏈表*/
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.修改鏈表元素

/*修改鏈表元素,element為要修改的元素,modify為修改後的值*/
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.求鏈表長度

/*求鏈表長度並返回*/
int LengthList(Node *temp)
{
    int length = 0;
    while (temp)
    {
        length++;
        temp = temp->next;
    }
    return length;
    
}

10.前驅,後繼節點的查找

Node *FindPreNode(Node *p)
{
    Node *temp = head;
    /*尋找p的前驅節點*/
    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;
    /*尋找p的後繼節點*/
    while(temp &&(temp != p))
    {
        temp = temp->next;

    }
    /*先不判斷是否為尾節點,尾節點NULL也可以賦值*/
    temp = temp->next;
    return temp;
     
}

11.倒置鏈表

/*方法一:倒置鏈表*/
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)
                {
                        /*保存下一個節點*/
                        q = p->next;
                        /*讓該節點指向上一個節點*/
                        p->next = r;
                        /*上一個節點走到當前節點*/
                        r = p;
                        /*當前節點走到下一個節點*/
                        p = q;
                }
                head = r;
                return head;
        }
}
/*方法二:倒置鏈表*/
 Node *ReverseList(Node *phead)
    {
        /*創建一個新鏈*/
        /*兩個指針,一個指向新的鏈表,一個指向單個斷開的節點元素。連接起來*/
        Node *ptmp = NULL;
        Node *tmp = NULL;
        /*處理鏈表為空*/
        if(NULL == phead)
        {
                printf("link is empty\n");
                return NULL;
        }else
        {
                /*將舊鏈上的結點鏈到新鏈上*/
                while(phead != NULL)
                {
                        tmp = phead;
                        phead = phead->next;
                        /*連接到上一次存下來的連表上。第一次時,ptmp為空,整個鏈表賦值給tmp後只剩下第一個元素*/
                        tmp->next = ptmp;
                        /*新的鏈表賦值給ptmp*/
                        ptmp = tmp;
                }
        }
        head = ptmp;
        return ptmp;
}

12.判斷鏈表是否有環

/*判斷鏈表有環*/
int Is_Circular(Node *phead)
{
        if(phead == NULL || phead->next == NULL){
                return 0;       
        }
        /*快慢指針,當二者相等時,一定有環*/
        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;
}

測試函數

int main ()
{
    int i = 0;  
    /*設置獲得隨機數的種子(固定代碼,沒有這句,隨機數是固定不變的)測試可以不加*/
    srand((int)time(0)); 
    for (i =5;i>0;i--)
    CreatList(rand()%MAX);
    // CreatList(i);
    printf("新創建的的鏈表為:");
    PrintList(head);
    InsertListHead(4,10);
    printf("在4前插入10後的鏈表為:");
    PrintList(head);
    InsertListEnd(4,10);
    printf("在4後插入10後的鏈表為:");
    PrintList(head);
    DeleteList(0);
    printf("刪除0後的鏈表為:");
    PrintList(head);
    Node *p = FindList(7);
    Node *q = FindList(4);
    ModifyList(head,1,15);
    printf("修改1為15後的鏈表為:");
    PrintList(head);
    ReverseList(head);
    printf("反轉後的鏈表為:");
    PrintList(head);
    printf("鏈表長度為:%d",LengthList(head));
    return 0;
}

測試截圖

關於排序算法的講解將在下節[單鏈表的5種排序算法] 介紹。

以上代碼均為測試後的代碼。如有錯誤和不妥的地方,歡迎指出。

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