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C语言——链表

news 来源：原创 2025/5/9 19:08:03

1 链表基础

1 什么是链表

！！！链表相当于多个结构体变量链接在一起！！！

//链表节点结构
struct Node //数据域和指针域
{int data;  //数据域//struct Student data;数据尽量不写在链表结构体里面，写在外面struct Node* next; //指针域——>指向自己的指针
};//引用链表的时候写外面
struct Student 
{char name[20];int age;int num;int math;int english;
};

//创建3个结构体变量struct Node node1 = { 1,NULL };struct Node node2 = { 2,NULL };struct Node node3 = { 3,NULL };

//线性结构	node1.next = &node2;node2.next = &node3;

在这里插入图片描述

因为表头有数据，头节点可能会改变就叫无头链表

有头链表第一个结构体没有数据，头节点不会改变

普通变量是在栈区的，想把链表存在堆区，所以要用指针

2 怎么打印链表

struct Node* pmove = &node1;
while (pmove != NULL) 
{printf("%d\t", pmove->data);pmove = pmove->next;//因为pmove指向node1,node1里面的next指向下一节点
}
printf("\n");

注：一般用这个方法

//封装采用的写法，用一个指针表示一个结构体变量
struct Node* newNode = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
assert(newNode);
newNode->data = 4;
newNode->next = NULL;

2 链表操作

2.1 有头链表的封装

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
typedef struct Node 
{int data;struct Node* next;
}Node;-----------------------------------------------------------------------------------------//创建表头(创建链表)，有表头链表，表头不存放数据（有人用表头数据域固定数据之类或者干别的，思想不要固化）
//表头就是结构体变量 -->创建一个堆区的变量 用指针表示
Node* create_list() 
{Node* headNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));assert(headNode);headNode->next = NULL;return headNode;
}-----------------------------------------------------------------------------------------//创建节点-->创建结构体变量 --->把数据加工成为节点形式(只有节点形数据才能插进去)
Node* create_node(int data) 
{Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));assert(newNode);newNode->data = data;newNode->next = NULL;return newNode;
}-----------------------------------------------------------------------------------------
//打印void print_list(Node* headNode) 
{//因为表头不存放数据，从第二个节点开始打印Node* pmove = headNode->next;while (pmove != NULL) {printf("%d\t", pmove->data);pmove = pmove->next;}printf("\n");
}-----------------------------------------------------------------------------------------

2.2 插入

//插入
//头插法
void push_front(Node* headNode, int data) 
{//创建插入的节点Node* newNode = create_node(data);newNode->next = headNode->next;headNode->next = newNode;
}-----------------------------------------------------------------------------------------//尾插法——>(特征：表尾的next指针是空的)
void push_back(Node* headNode, int data) 
{Node* newNode = create_node(data);Node* tailNode = headNode;//表尾的next指针是空的while (tailNode->next != NULL)   {tailNode = tailNode->next;//一直找，找到就退出循环，tailNode 就是表尾}tailNode->next = newNode;
}-----------------------------------------------------------------------------------------//指定位置插入——>(用2个并行的指针匹配位置)
void insert_list(Node* headNode, int posData, int data) 
{	//先不着急创建节点，找不到浪费内存，先去匹配//找到指定节点指定节点的前驱节点Node* preNode = headNode;Node* posNode = headNode->next;while (posNode != NULL && posNode->data != posData) {//posNode = posNode->next;//preNode = preNode->next;//等效下面代码preNode = posNode;posNode = preNode->next;}//分析退出循环条件if (posNode == NULL) {printf("未找到指定节点无法插入!\n");}else {Node* newNode = create_node(data);preNode->next = newNode;newNode->next = posNode;}
}

在这里插入图片描述

2.3 删除

//删除//头删
void pop_front(Node* headNode) 
{if (headNode == NULL || headNode->next == NULL) {printf("链表为空无法删除!\n");}else {Node* frontNode = headNode->next;headNode->next = frontNode->next;free(frontNode);frontNode = NULL;}
}//尾删
void pop_back(Node* headNode) 
{if (headNode == NULL || headNode->next == NULL){printf("链表为空无法删除!\n");}else {	//删掉尾部，要把前一个结点的next制空struct Node* preNode = NULL;struct Node* tailNode = headNode;while (tailNode->next != NULL) {preNode = tailNode;tailNode = preNode->next;}free(tailNode);tailNode = NULL;preNode->next = NULL;}
}
//指定位置删除
void erase_list(Node* headNode, int posData) 
{if (headNode == NULL || headNode->next == NULL){printf("链表为空无法删除!\n");}else{Node* preNode = headNode;Node* posNode = headNode->next;while (posNode != NULL && posNode->data != posData) {preNode = posNode;posNode = preNode->next;}//分析查找结果if (posNode == NULL) {printf("未找到相关节点无法删除!\n");}else {preNode->next = posNode->next;free(posNode);posNode = NULL;}}
}

在这里插入图片描述

//测试
int main() 
{Node* list = create_list();for (int i = 1; i <= 3; i++) {push_front(list, i);}print_list(list);push_back(list,666);push_back(list,999);print_list(list);insert_list(list, 666, 888);print_list(list);pop_front(list);print_list(list);pop_back(list);print_list(list);erase_list(list,888);print_list(list);return 0;
}

3 链表的算法

//1.有序链表的构建
void push_sort(Node* list, int data) 
{	//找到比他大的插前面，没有就尾插Node* newNode = create_node(data);Node* preNode = list;Node* posNode = list->next;	//找第一次比插入数据大的地方while (posNode != NULL && posNode->data <= data) {	//更新preNode = posNode;posNode = preNode->next;}if (posNode == NULL) {// 链表为空或者新节点应该插入到链表尾部preNode->next = newNode;else {	//找到就插前面preNode->next = newNode;newNode->next = posNode;}
}int main() 
{Node* list = create_list();push_sort(list,8);push_sort(list,2);push_sort(list,3);push_sort(list,5);push_sort(list,4);print_list(list, "有序链表的构建");return 0;
}

//2.链表的归并
//1 3 5
//2 4 6 8
//1 2 3 4 5 6 8
//2.1 笨方法 -->依次遍历两个链表，采用有序插入即可(时间复杂度比较高，算法题过不去)，因为它需要对结果链表进行多次插入操作，每次插入都可能涉及到链表的多次移动。
//2.2 类似数组的归并，不用创建节点浪费时间
void merge_list(Node* result, Node* one, Node* two) 
{Node* first = one->next;Node* second = two->next;Node* tailNode = result;while (first != NULL && second != NULL) {if (first->data < second->data) {tailNode->next = first;//更新2个tailNode = first;//将 tailNode 指针更新为指向 first 节点first = first->next;}else {tailNode->next = second;tailNode = second;//更新second = second->next;//更新}}//如果两个链表长度不一样，剩下的尾插(前提是两个有序的)if (first != NULL) {tailNode->next = first;}if (second != NULL) {tailNode->next = second;}
}int main(){Node* list2 = create_list();push_sort(list2, 1);push_sort(list2, 9);push_sort(list2, 7);Node* result = create_list();merge_list(result, list, list2);print_list(result, "归并两个有序链表");retuen 0;
}

//3.链表的反转
//3.1 笨方法 创建一个新链表，遍历老链表采用表头法插入即可
// 1 2 3    :1  2 1   3 2 1
//3.2 直接反转指针的方式
void reverse_list(Node* list) 
{//它确保链表不为空，并且链表至少包含三个节点才进行反转if (list == NULL || list->next == NULL || list->next->next == NULL) {return;}Node* preNode = NULL;Node* curNode = list->next;Node* surList = curNode->next;//surList只有一个作用就是找到表尾while (surList != NULL) {	//反转 curNode 的指向curNode->next = preNode;//三个指针往后更新preNode = curNode;curNode = surList;surList = curNode->next;}//找到表尾之后的操作curNode->next = preNode;list->next = curNode;
}int main(){reverse_list(result);print_list(result, "反转链表");return 0;
}

在这里插入图片描述

4 注意

归并算法的典型应用场景包括：

合并有序数组：在两个已经排序的数组上进行操作，合并成一个新的有序数组。
合并有序链表：在两个已经排序的链表上进行操作，合并成一个新的有序链表。
外部排序：当数据太大无法一次性装入内存时，可能会将数据分割成多个有序的块，存储在外部存储器中，然后逐步归并这些块形成一个有序的序列。
归并排序：归并排序算法在内部使用归并操作作为其核心操作，通过递归地将序列分割成更小的部分，然后合并这些部分。

如果序列无序：

如果你有两个无序的序列，并希望合并它们，那么你需要在合并之前先对每个序列进行排序，或者在合并的同时进行排序（例如，使用归并排序算法）。
在某些情况下，如果不需要合并后的序列是有序的，那么归并操作可以不需要输入序列有序。例如，如果你只是将两个无序链表的节点串联起来，形成一个更长的无序链表，那么不需要先排序。

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