数据结构入门:链表

Orlando cron2025-07-06 13:50

链式存储结构通过使用指针将分散的存储单元链接起来，每个元素由数据部分和指针部分组成。

链式表的定义和特点

链式表的每个节点包含两个部分：

  1. 数据域：存储数据元素。
  2. 指针域：存储下一个节点的内存地址。

链式表的头指针指向第一个节点，最后一个节点的指针域为NULL，表示链表结束。链式表的特点是插入和删除操作比较方便，不需要移动大量元素，但随机访问效率较低。

示例代码：链式表的实现及取值操作（C语言）

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 定义链式表节点结构
typedef struct Node {
    int data;             // 数据域
    struct Node *next;    // 指针域，指向下一个节点
} Node;

// 创建新节点
Node* create_node(int value) {
    Node *new_node = (Node*)malloc(sizeof(Node));  // 分配内存
    if (new_node == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        exit(1);  // 分配失败则退出程序
    }
    new_node->data = value;  // 设置节点数据
    new_node->next = NULL;   // 初始化指针为NULL
    return new_node;  // 返回新节点的指针
}

// 在链表尾部插入节点
void append(Node **head, int value) {
    Node *new_node = create_node(value);  // 创建新节点

    if (*head == NULL) {  // 如果链表为空
        *head = new_node;  // 新节点成为头节点
        return;
    }

    Node *current = *head;  // 从头节点开始遍历
    while (current->next != NULL) {  // 找到链表的最后一个节点
        current = current->next;
    }
    current->next = new_node;  // 将新节点链接到链表末尾
}

// 获取指定位置的元素值
int get_value(Node *head, int pos, int *value) {
    if (head == NULL) {  // 如果链表为空
        printf("链表为空\n");
        return 0;  // 返回0表示失败
    }

    Node *current = head;
    int index = 0;

    while (current != NULL) {  // 遍历链表
        if (index == pos) {  // 找到指定位置
            *value = current->data;  // 获取节点数据
            return 1;  // 返回1表示成功
        }
        current = current->next;  // 移动到下一个节点
        index++;
    }

    printf("位置超出范围\n");  // 如果遍历完链表也没找到指定位置
    return 0;  // 返回0表示失败
}

// 打印链表
void print_list(Node *head) {
    Node *current = head;
    printf("链表内容：");
    while (current != NULL) {
        printf("%d ", current->data);
        current = current->next;
    }
    printf("\n");
}

// 释放链表内存
void free_list(Node *head) {
    Node *current = head;
    while (current != NULL) {
        Node *temp = current;
        current = current->next;
        free(temp);
    }
}

int main() {
    Node *head = NULL;  // 初始化链表为空

    append(&head, 10);  // 向链表尾部添加元素10
    append(&head, 20);  // 向链表尾部添加元素20
    append(&head, 30);  // 向链表尾部添加元素30

    print_list(head);  // 打印链表内容

    int value;
    if (get_value(head, 1, &value)) {  // 获取索引1的元素值
        printf("索引1的元素值：%d\n", value);
    }

    free_list(head);  // 释放链表内存
    return 0;
}

代码各模块注释

定义链式表节点结构

c 复制代码 
typedef struct Node {
    int data;             // 数据域
    struct Node *next;    // 指针域，指向下一个节点
} Node;
  • 定义了一个名为 Node 的结构体类型，表示链式表的节点。
  • int data; 用于存储节点的数据。
  • struct Node *next; 是一个指向 Node 类型的指针，用于存储下一个节点的内存地址。

创建新节点

c 复制代码 
Node* create_node(int value) {
    Node *new_node = (Node*)malloc(sizeof(Node));  // 分配内存
    if (new_node == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        exit(1);  // 分配失败则退出程序
    }
    new_node->data = value;  // 设置节点数据
    new_node->next = NULL;   // 初始化指针为NULL
    return new_node;  // 返回新节点的指针
}
  • Node *new_node = (Node*)malloc(sizeof(Node)); 使用 malloc 函数动态分配内存，为新节点分配大小为 sizeof(Node) 的内存空间。
  • if (new_node == NULL) { ... } 检查内存分配是否成功。如果失败，打印错误信息并退出程序。
  • new_node->data = value; 将传入的 value 值赋给新节点的数据域。
  • new_node->next = NULL; 将新节点的指针域初始化为 NULL，表示该节点目前没有指向下一个节点。
  • return new_node; 返回新创建的节点的指针。

在链表尾部插入节点

c 复制代码 
void append(Node **head, int value) {
    Node *new_node = create_node(value);  // 创建新节点

    if (*head == NULL) {  // 如果链表为空
        *head = new_node;  // 新节点成为头节点
        return;
    }

    Node *current = *head;  // 从头节点开始遍历
    while (current->next != NULL) {  // 找到链表的最后一个节点
        current = current->next;
    }
    current->next = new_node;  // 将新节点链接到链表末尾
}
  • Node *new_node = create_node(value); 调用 create_node 函数创建一个新节点。
  • if (*head == NULL) { ... } 检查链表是否为空。如果链表为空（头指针为 NULL），将新节点设置为头节点。
  • Node *current = *head; 定义一个指针 current，初始化为链表的头节点，用于遍历链表。
  • while (current->next != NULL) { ... } 遍历链表，直到找到最后一个节点（其 next 指针为 NULL）。
  • current->next = new_node; 将最后一个节点的 next 指针指向新节点，将新节点添加到链表末尾。

获取指定位置的元素值

c 复制代码 
int get_value(Node *head, int pos, int *value) {
    if (head == NULL) {  // 如果链表为空
        printf("链表为空\n");
        return 0;  // 返回0表示失败
    }

    Node *current = head;
    int index = 0;

    while (current != NULL) {  // 遍历链表
        if (index == pos) {  // 找到指定位置
            *value = current->data;  // 获取节点数据
            return 1;  // 返回1表示成功
        }
        current = current->next;  // 移动到下一个节点
        index++;
    }

    printf("位置超出范围\n");  // 如果遍历完链表也没找到指定位置
    return 0;  // 返回0表示失败
}
  • if (head == NULL) { ... } 检查链表是否为空。如果为空，打印错误信息并返回0表示失败。
  • Node *current = head; 定义一个指针 current，初始化为链表的头节点，用于遍历链表。
  • int index = 0; 用于记录当前遍历到的节点位置。
  • while (current != NULL) { ... } 遍历链表，直到 current 为 NULL（链表结束）。
  • if (index == pos) { ... } 检查当前节点的位置是否为目标位置 pos。如果是，将当前节点的数据赋值给 *value，并返回1表示成功。
  • current = current->next; 移动 current 指针到下一个节点。
  • index++; 增加位置计数器。
  • 如果遍历完整个链表都没有找到目标位置，打印错误信息并返回0表示失败。

打印链表

c 复制代码 
void print_list(Node *head) {
    Node *current = head;
    printf("链表内容：");
    while (current != NULL) {
        printf("%d ", current->data);
        current = current->next;
    }
    printf("\n");
}
  • Node *current = head; 定义一个指针 current，初始化为链表的头节点，用于遍历链表。
  • printf("链表内容："); 打印提示信息。
  • while (current != NULL) { ... } 遍历链表，直到 current 为 NULL。
  • printf("%d ", current->data); 打印当前节点的数据。
  • current = current->next; 移动 current 指针到下一个节点。
  • printf("\n"); 打印换行符，换行。

释放链表内存

c 复制代码 
void free_list(Node *head) {
    Node *current = head;
    while (current != NULL) {
        Node *temp = current;
        current = current->next;
        free(temp);
    }
}
  • Node *current = head; 定义一个指针 current，初始化为链表的头节点，用于遍历链表。
  • while (current != NULL) { ... } 遍历链表，直到 current 为 NULL。
  • Node *temp = current; 保存当前节点的指针到 temp。
  • current = current->next; 移动 current 指针到下一个节点。
  • free(temp); 释放 temp 指向的节点内存。

主函数

c 复制代码 
int main() {
    Node *head = NULL;  // 初始化链表为空

    append(&head, 10);  // 向链表尾部添加元素10
    append(&head, 20);  // 向链表尾部添加元素20
    append(&head, 30);  // 向链表尾部添加元素30

    print_list(head);  // 打印链表内容

    int value;
    if (get_value(head, 1, &value)) {  // 获取索引1的元素值
        printf("索引1的元素值：%d\n", value);
    }

    free_list(head);  // 释放链表内存
    return 0;
}
  • Node *head = NULL; 声明一个指向 Node 的指针 head，并初始化为 NULL，表示链表为空。
  • append(&head, 10); 调用 append 函数向链表尾部添加元素10。
  • append(&head, 20); 向链表尾部添加元素20。
  • append(&head, 30); 向链表尾部添加元素30。
  • print_list(head); 调用 print_list 函数打印链表的内容。
  • int value; 声明一个整型变量 value，用于存储获取的元素值。
  • if (get_value(head, 1, &value)) { ... } 调用 get_value 函数尝试获取索引1处的元素值。如果成功，打印该值。
  • free_list(head); 调用 free_list 函数释放链表占用的内存。
  • return 0; 返回0，表示程序正常结束。
相关推荐
不知天地为何吴女士1 小时前
Day32| 509. 斐波那契数、70. 爬楼梯、746. 使用最小花费爬楼梯
算法
小坏坏的大世界1 小时前
C++ STL常用容器总结（vector, deque, list, map, set）
c++·算法
励志要当大牛的小白菜4 小时前
ART配对软件使用
开发语言·c++·qt·算法
qq_513970444 小时前
力扣 hot100 Day56
算法·leetcode
PAK向日葵5 小时前
【算法导论】如何攻克一道Hard难度的LeetCode题？以「寻找两个正序数组的中位数」为例
c++·算法·面试
爱装代码的小瓶子6 小时前
数据结构之队列（C语言）
c语言·开发语言·数据结构
爱喝矿泉水的猛男7 小时前
非定长滑动窗口(持续更新)
算法·leetcode·职场和发展
YuTaoShao7 小时前
【LeetCode 热题 100】131. 分割回文串——回溯
java·算法·leetcode·深度优先
YouQian7727 小时前
Traffic Lights set的使用
算法
go54631584659 小时前
基于深度学习的食管癌右喉返神经旁淋巴结预测系统研究
图像处理·人工智能·深度学习·神经网络·算法
热门推荐
01Qwen3-Coder 快速上手教程 | Qwen Code + Claude Code02vue数据变化但页面不变03全球最强模型Grok4，国内已可免费使用！（附教程）04KGG转MP3工具|非KGM文件|解密音频05sqli-labs 靶场 less-8、9、10 第八关到第十关详解：布尔注入，时间注入06扣子开源本地部署教程 丨Coze智能体小白喂饭级指南07干翻 Typora！MilkUp：完全免费的桌面端 Markdown 编辑器！08【2025.7.18】更新vscode后所有.vue文件template标签后报红的临时解决办法，Vue - Official 插件3.0.2导致09ChatGPT Agent 完全使用指南：2025年7月最新功能详解10《魔兽世界》提示lua警告的含义及解决方法