C语言实现链表的基本操作

链表在数据结构和算法中的重要性不言而喻。这里我们要用c来实现链表（单链表）中的基本操作。对于链表的基本概念请参考《》这篇博客。

（1）定义单链表的节点类型

typedef int elemtype ;

// 定义单链表结点类型
typedef struct listnode{
    elemtype element;      //数据域
    struct listnode *next;   //地址域
}node;

（2）初始化线性表

// 1.初始化线性表，即置单链表的表头指针为空
void initlist(node *pnode){

    pnode = null;
    printf("%s函数执行，初始化成功\n",__function__);
}

当声明一个头结点后，把该头结点设置为空，即把数据域和地址域都设为空，即可完成该链表的初始化。

（3）创建线性表

// 2.创建线性表，此函数输入负数终止读取数据
node *creatlist(node *phead){

    node *p1;//表头节点，始终指向头结点
    node *p2;//表尾节点，始终指向链表的最后一个元素

    p1 = p2 = (node *)malloc(sizeof(node)); //申请新节点,分配空间
    if(p1 == null || p2 == null){

        printf("内存分配失败\n");
        exit(0);
    }
    memset(p1,0,sizeof(node));

    scanf("%d",&p1->element);    //输入新节点的值
    p1->next = null;         //新节点的指针置为空
    while(p1->element > 0){        //输入的值大于0则继续，直到输入的值为负
        if(phead == null){       //空表，接入表头
            phead = p1;          //直接把p1作为头结点，也可以理解为把phead头结点指向p1
        }else{
            p2->next = p1;       //非空表，接入表尾
        }
        p2 = p1;                //p1插入后，p1就是尾结点，所以p2要指向尾结点
        p1 = (node *)malloc(sizeof(node));    //再重申请一个节点
        if(p1 == null || p2 == null){

            printf("内存分配失败\n");
            exit(0);
        }
        memset(p1,0,sizeof(node));
        scanf("%d",&p1->element);
        p1->next = null;
    }
    printf("%s函数执行，链表创建成功\n",__function__);
    return phead;           //返回链表的头指针
}

我这里使用手动的方式输入元素，直到输入0或者负数停止。

（4）打印链表

// 3.打印链表，链表的遍历
void printlist(node *phead){
    if(null == phead){   //链表为空
        printf("%s函数执行，链表为空\n",__function__);
    }else{
        while(null != phead){
            
            printf("%d ",phead->element);
            phead = phead->next;
        }
        printf("\n");
    }
}

使用地址域顺序打印即可。

（5）清空链表

// 4.清除线性表l中的所有元素，即释放单链表l中所有的结点，使之成为一个空表
void clearlist(node *phead){

    node *pnext;            //定义一个与phead相邻节点,理解为当前节点的下一个节点
    if(phead == null){
        printf("%s函数执行，链表为空\n",__function__);
    }
    while(phead->next != null){

        pnext = phead->next;//保存下一结点的指针
        free(phead);   //释放当前节点
        phead = pnext;      //指向下一个节点
    }
    printf("%s函数执行，链表已经清除\n",__function__);
}

想要检验是否清空成功，可以使用（4）中的链表打印检验即可。

（6）计算链表长度

// 5.返回单链表的长度
int sizelist(node *phead){

    int size = 0;
    while(phead != null){

        size++;
        phead = phead->next;
    }
    printf("%s函数执行，链表长度 %d \n",__function__,size);
    return size;    //链表的实际长度
}

也就是计算有多少个节点。

（7）判断链表是否为空

// 6.检查单链表是否为空，若为空则返回１，否则返回０
int isemptylist(node *phead){
    if(phead == null){

        printf("%s函数执行，链表为空\n",__function__);
        return 1;
    }
    printf("%s函数执行，链表非空\n",__function__);

    return 0;
}

（8）查找链表某个位置元素

// 7.返回单链表中第pos个结点中的元素，若pos超出范围，则停止程序运行
void getelement(node *phead, int pos){

    int i = 0;
    if(pos < 1){
        printf("%s函数执行，pos值非法\n",__function__);
    }

    if(phead == null){
        printf("%s函数执行，链表为空\n",__function__);
    }

    while(phead != null){

        i++;
        if(i == pos){
            break;
        }
        phead = phead->next;    //移到下一结点
    }
    if(i < pos){                  //pos值超过链表长度
        printf("%s函数执行，pos值超出链表长度\n",__function__);
    }

    printf("%s函数执行，位置 %d 中的元素为 %d\n",__function__,pos,phead->element);
}

（9）返回某元素值在链表中的内存地址

// 8.从单链表中查找具有给定值x的第一个元素，若查找成功则返回该结点data域的存储地址，否则返回null
elemtype* getelemaddr(node *phead, elemtype x){
    if(null == phead){

        printf("%s函数执行，链表为空\n",__function__);
        return null;
    }

    while((phead->element != x) && (null != phead->next)) {//判断是否到链表末尾，以及是否存在所要找的元素
        phead = phead->next;
    }

    if((phead->element != x) && (phead != null)){
        //当到达最后一个节点
        printf("%s函数执行，在链表中未找到x值\n",__function__);
        return null;
    }

    if(phead->element == x){
        printf("%s函数执行，元素 %d 的地址为 0x%x\n",__function__,x,&(phead->element));
    }

    return &(phead->element);//返回元素的地址
}

（10）修改某个节点的值

// 9.把单链表中第pos个结点的值修改为x的值，若修改成功返回１，否则返回０
int modifyelem(node *pnode,int pos,elemtype x){

    int i = 0;
    if(null == pnode){
        printf("%s函数执行，链表为空\n",__function__);
        return 0;
    }

    if(pos < 1){

        printf("%s函数执行，pos值非法\n",__function__);
        return 0;
    }

    while(pnode != null){

        i++;
        if(i == pos){
            break;
        }
        pnode = pnode->next; //移到下一结点
    }

    if(i < pos) {                 //pos值大于链表长度

        printf("%s函数执行，pos值超出链表长度\n",__function__);
        return 0;
    }
    pnode->element = x;
    printf("%s函数执行\n",__function__);

    return 1;
}

（11）表头插入一个节点（头节点）

// 10.向单链表的表头插入一个元素
int insertheadlist(node **pnode,elemtype insertelem){

    node *pinsert;
    pinsert = (node *)malloc(sizeof(node));
    memset(pinsert,0,sizeof(node));
    pinsert->element = insertelem;
    pinsert->next = *pnode;
    *pnode = pinsert;          //头节点*pnode指向刚插入的节点，注意和上一行代码的前后顺序；
    printf("%s函数执行，向表头插入元素成功\n",__function__);

    return 1;
}

（12）表尾插入一个节点

// 11.向单链表的末尾添加一个元素
int insertlastlist(node **pnode,elemtype insertelem){

    node *pinsert;
    node *phead;

    phead = *pnode;
    pinsert = (node *)malloc(sizeof(node)); //申请一个新节点
    memset(pinsert,0,sizeof(node));
    pinsert->element = insertelem;

    while(phead->next != null){
        phead = phead->next;
    }
    phead->next = pinsert;   //将链表末尾节点的下一结点指向新添加的节点

    printf("%s函数执行，向表尾插入元素成功\n",__function__);
    
    return 1;
}

（13）测试函数

int main(int argc, const char * argv[]) {

    node *plist;            //声明头结点

    initlist(plist);       //链表初始化
    printlist(plist);       //遍历链表，打印链表

    plist = creatlist(plist); //创建链表
    printlist(plist);

    sizelist(plist);        //链表的长度
    printlist(plist);

    isemptylist(plist);     //判断链表是否为空链表

    getelement(plist,3);  //获取第三个元素，如果元素不足3个，则返回0
    printlist(plist);

    getelemaddr(plist,5);   //获得元素5的内存地址

    modifyelem(plist,4,1);  //将链表中位置4上的元素修改为1
    printlist(plist);

    insertheadlist(&plist,5);   //表头插入元素5
    printlist(plist);

    insertlastlist(&plist,10);  //表尾插入元素10
    printlist(plist);

    clearlist(plist);       //清空链表
    printlist(plist);

    return 0;
}