c语言链表的用法

2017-03-20 19:22

链表是数据结构中比较基础也是比较重要的类型之一,那么有了数组,为什么我们还需要链表呢!或者说设计链表这种数据结构的初衷在哪里?下面小编就为大家介绍下c语言链表的用法。

c语言枚举的用法如下:

这是因为,在我们使用数组的时候,需要预先设定目标群体的个数,也即数组容量的大小,然而实时情况下我们目标的个数我们是不确定的,因此我们总是要把数组的容量设置的很大,这样以来就浪费了很多的空间。另外,数组在进行插入操作和删除操作的时候,在插入或者删除制定元素之后,我们往往需要进行循环移位,这增加了我们的线性开销。

正是由于以上的两种主要原因,链表被设计出来用于一般表的操作。为了避免上面描述数组的两种弊端,我们希望链表有一下的特点

1 可以灵活的扩展自己的长度。

2 存储地址不连续,删除或者插入操作的时候不需要循环移位。

要实现以上两个特点,我们需既要保证每个节点的独立性,又要保存相邻两个节点的联系。

为此,链表一般被设计为下面的形式。

Node--->Node---->Node

链表是由一个一个的节点组成的,可以方便和自由的插入未知个Node,前一个节点中用指针保存着下一个节点的位置,这样以来便顺利的完成了我们对链表的两点期望,但是唯一的缺点是增加了额外的空间消耗。

————————————————————————————————————————————————————————————————————————————

链表的定义:

链表的定义一般使用结构体,在看《数据结构与算法分析》这本书的时候发现,书中频繁的使用typedef的关键字,结果真的很棒不仅保持的代码的整洁程度,也让我们在下面的编码过程中少见了很多烦人的指针(当然指针还是一直存在的)。所以这里也借用了书中的定义方法。

struct Node;

typedef struct Node* PtrNode;

typedef PtrNode Position;

typedef PtrNode List;

struct Node{

int Value;

PtrNode Next;

};

下面接着书写一个建立链表的函数,输入每个节点的值,直到这个值是-1的时候函数结束。

在这个里面,我以前一直搞不明白为什么需要定义三个Node *,现在终于了解了,最终还是复习了指针的内容明白的,这里说一下指针实现链表对指针的操作很频繁,需要比较扎实的掌握了指针之后,在来看链表会轻松很多。在下面的一段程序里,我分别定义了head/p/tmp这三个指向节点结构体的指针,head的主要作用就像一个传销头目,他会主动联系上一个下线p,然后他就什么也不干了,p接着去发展一个又一个的下线tmp,结果一串以head为首的链表就出来了。

起先,我总觉得有了head,为什么还要p,这是因为如果直接使用head去指向下一个节点,head的位置也是不断在移动的,即它永远处于链表的尾端,这样当我们返回链表的时候,其实是空值。所以,我们需要p这个中转环节。(其实,这种做法在指针中非常普遍,大部分有返回指针类型的函数中,都会首先定义一个指针变量来保存函数的传入的参数,而不是对参数直接进行操作)。

?

/*

函数功能:创建一个链表

函数描述:每次输入一个新的整数,即把新增加一个节点存放该整数,

当输入的整数为-1时,函数结束。

*/

List create()

{

int n=0;

Position p,head,tmp;

head=NULL;

tmp=malloc(sizeof(struct Node));

if(tmp==NULL)

{

printf("tmp malloc failed!n");

return NULL;

}

else

{

p=tmp;

printf("please input the first node's message!n");

scanf("%d",&(tmp->Value));

}

while(tmp->Value!=-1)

{

n+=1;

if(n==1)

{

head=p;

tmp->Next=NULL;

}

else

{

p->Next=tmp;

}

p=tmp;

tmp=malloc(sizeof(struct Node));

printf("please input the %d node!n",n+1);

scanf("%d",&(tmp->Value));

}

p->Next=NULL;

free(tmp); //free函数free掉的只是申请的空间,但是指针还是依然存在的。

tmp=NULL;

return head;

}

接下来,在写一个删除链表节点的函数,输入一个整数然后遍历链表节点,当链表节点的值与该整数相等的时候,即把该节点删除。

在完成这个函数首先一定要把这个过程思考清楚,不可否认我之前是一个上来就敲代码的人,看了《剑指offer》感觉这种习惯是程序员的大忌,甚至还想写一篇博客,名字都想好了《程序员的自我修养之思考在前,代码在后》。其实想想也是,我们写程序的目的是为了解决问题,而不是为了简单的写程序,纯粹的让程序跑起来大概只会在上学那会存在吧!真实的程序开发中需要考虑几乎所有 能想到的实际问题,所以无论程序再下,一要学会先思考清楚,再下笔写程序。

关于这个函数,我们要想到的是:

1 如果链表为空,我们该怎么做,当然是直接返回。

2 如果要删除的元素为头节点该怎么办?

3 如果要删除的元素为尾节点该怎么办?

当注意到以上三个部分,我们的程序就可能避免掉了输入链表为空,程序直接崩溃的现象,也可以避免删除元素值为头节点时删不掉的尴尬。我们的程序就有了一定的鲁棒性。

下面着重考虑链表的删除的实现:

list: ???? Node_a->Node_b->Node_c->Node_d;

?????????????? list ?????? tmp???????? p

?

?? -------> ?????? ? ? ? tmp->Next=p->Next;

?

?

list:?????? Node_a->Node_b----------->Node_d

????????????????????????????????????? free(p)

假设我们要删除的节点为上图的Node_c;假设我们能够找到Node_c的前一个位置tmp和被删除节点位置p的话;这个时候我们只需要执行tmp->Next=p->Next即可。

只要完成上面的分析以及考虑到各种情况,我们完成下面的代码就水到渠成了。

/*

函数功能:删除链表中指定值的节点(如果存在多个,只删除第一个)

本例中输入一个整数,删除链表节点值为这个整数的节点。

*/

List DeleteNode(List list)

{

Position p,tmp;

int value;

if(list==NULL)

{

printf("The list is null,function return!n");

return NULL;

}

else

{

printf("please input the delete Node's value:n");

scanf("%d",&value);

}

p=list;

if(p->Value==value)

{

list=p->Next;

free(p);

p=NULL;

return list;

}

while(p!=NULL&&p->Value!=value)

{

tmp=p;

p=p->Next;

}

if(p->Value==value)

{

if(p->Next!=NULL){

tmp->Next=p->Next;

}

else

{

tmp->Next=NULL;

}

free(p);

p=NULL;

}

return list;

}

?关于链表的使用场景分析:

链表在程序开发中用到的频率还是非常高的,所以在高级语言中往往会对链表进行一些实现,比如STL中list以及Java中也有类似的东西。在目前的服务器端开发,主要运用链表来接收一些从数据中取出来的数据进行处理。

即使你不知道链表的底层实现,仍然可以成功的运用STL里面的现成的东西。但是作为一个学习者,我觉得会使用和从底层掌握仍然是两个不同的概念,linux之父说:“talk is less,show you code”。

以下的程序,用链表模拟了一个电话通讯录的功能,包括添加联系人,查找联系人,以及删除联系人。

PS:关于鲁棒性,程序中最大的危险是使用了gets这个函数,目前先保留使用gets,等待找到工作之后在做进一步的程序完善。(尼玛,读书去。。。应届生,找个工作他妈咋这么难呢!?? 工作经验,工作经验,艹,那个大牛一出校门就什么都会。)

?

/**************************************************************************

Programe:

This is a phone list write by list

The programe is just prictise for list

Author: heat nan

Mail:964465194@qq.com

Data:2015/07/27

**************************************************************************/

#include<stdio.h>

#include<string.h>

#include<stdlib.h>

#define N 25

#define M 15

struct node;

typedef struct node* p_node;

typedef p_node List;

typedef p_node Position;

typedef struct node** PList;

struct node{

char name[N];

char number[M];

Position next;

};

int JudgeNameExist(List list,char* name);

void AddPerson(PList list);

void PrintList(List list);

List FindPerson(List list);

List FindPersonByName(List list,char* name);

int AddPersonByName(PList list,List node);

int DeletePersonByName(PList list,char* name);

void DeletePerson(PList list);

int main()

{

List list=NULL;

Position p;

char cmd[100];

while(1)

{

printf(" MAIN n");

printf(" ******* 1 add a person *******n");

printf(" ******* 2 show the phone list *******n");

printf(" ******* 3 find from phone list *******n");

printf(" ******* 4 delete from phone list *******nnn");

printf("Please input the cmd number:n");

gets(cmd);

switch(cmd[0])

{

case '1':

AddPerson(&list);

break;

case '2':

PrintList(list);

break;

case '3':

FindPerson(list);

break;

case '4':

DeletePerson(&list);

break;

default:

printf("wrong cmd!n");

break;

}

}

return 0;

}

/*

Function:判断要添加的联系人名称是否已经存在于电话簿中.

Input: List 电话列表,name 要添加的联系人的姓名.

Return: 已经存在返回1,不存在返回0.

*/

int JudgeNameExist(List list,char* name)

{

if(FindPersonByName(list,name)!=NULL)

return 1;

else

return 0;

}

/*

Function:根据输入的姓名查找联系人的信息节点

Input: 要输入的电话列表list,姓名name

Return: 返回查找到的节点

*/

List FindPersonByName(List list,char* name)

{

while(list!=NULL)

{

if(strcmp(list->name,name)==0)

break;

list=list->next;

}

return list;

}

/*

Function:根据姓名添加新的联系人到联系人列表

Input: 指向联系人列表地址的指针, 新用户节点

Return: 添加成功返回1,添加失败返回0

*/

int AddPersonByName(PList list,List node)

{

if(node==NULL)

{

printf("the node is NULL!n");

return 0;

}

if(*list==NULL)

{

*list=node;

return 1;

}

List pHead=*list;

while(pHead->next!=NULL)

pHead=pHead->next;

pHead->next=node;

return 1;

}

void AddPerson(PList list)

{

Position tmp;

Position p_head;

tmp=(struct node*)malloc(sizeof(struct node));

char name[N];

char number[M];

if(tmp==NULL)

{

printf("malloc the tmp node failed in function add person!n");

}

else

{

printf("please input the name:n");

gets(name);

printf("please input the number:n");

gets(number);

strcpy(tmp->name,name);

strcpy(tmp->number,number);

tmp->next=NULL;

}

if(JudgeNameExist(*list,name)==1)

{

free(tmp);

printf("the name have already exist!n");

return;

}

AddPersonByName(list,tmp);

}

/*

Function: 打印联系人列表

Input: 联系人列表

*/

void PrintList(List list)

{

Position show;

show=list;

if(show==NULL)

{

return ;

}

printf("Now,we print the phone list:n");

while(show!=NULL)

{

printf("Name:%s Number:%sn",show->name,show->number);

show=show->next;

}

}

List FindPerson(List list)

{

char name[N];

Position pHead=list;

printf("please input the name you will find:n");

gets(name);

Position node=FindPersonByName(list,name);

if(node!=NULL)

printf("find success! name-> %s number-> %sn",node->name,node->number);

else

printf("find failed!n");

return node;

}

/*

Function:根据姓名删除联系人

Input: 指向联系人地址的指针,联系人姓名

Output: 删除成功返回1,失败返回0

*/

int DeletePersonByName(PList list,char* name)

{

if(*list==NULL||name==NULL)

return 0;

List pHead=*list;

if(strcmp(pHead->name,name)==0)

{

*list=pHead->next;

free(pHead);

pHead->next==NULL;

return 0;

}

List tmp=pHead->next;

while(tmp!=NULL)

{

if(strcmp(tmp->name,name)==0)

{

pHead->next=tmp->next;

free(tmp);

tmp->next=NULL;

return 1;

}

pHead=tmp;

tmp=tmp->next;

}

return 0;

}

void DeletePerson(PList list)

{

List pHead=*list;

if(pHead==NULL)

{

printf("there is no person you can deletn");

return ;

}

char name[N];

printf("please input the name:n");

gets(name);

DeletePersonByName(list,name);

}