《嵌入式数据结构笔记（一）：数据结构导论与链表》

1.数据结构定义与核心概念

数据结构的本质是数据在计算机中的组织与存储方式，其经典公式为：

程序 = 数据结构 + 算法

2.数据关系的逻辑结构分类

集合结构

数据元素之间仅属于同一集合，无其他明确关系。

线性结构

元素间为一对一关系，包括顺序表、链表、队列、栈等。

树形结构

元素间为一对多关系，典型代表为二叉树。

图形结构

元素间为多对多关系（网状结构）。

3.物理结构对比

顺序存储结构

使用连续内存空间存储数据。

访问时间复杂度为 O(1)。

插入/删除需移动大量数据，效率低。

需预分配内存，可能产生内存碎片。

链式存储结构

使用非连续内存空间，通过指针链接。

访问需遍历，时间复杂度为 O(n)。

插入/删除效率高，无需移动数据。

动态分配内存，灵活性高。

索引存储结构

通过索引表建立关键字与存储位置的映射。

散列存储结构

· 利用哈希函数直接计算存储位置。

4.常见数据结构内容

链式表

单向链表

双向链表

循环链表

内核链表

栈

后进先出（LIFO）结构，支持压栈（push）和弹栈（pop）操作。

队列

先进先出（FIFO）结构，支持入队（enqueue）和出队（dequeue）操作。

二叉树

每个节点最多有两个子节点。

包括二叉搜索树、平衡二叉树等变体。

哈希表

通过哈希函数实现快速查找。

需处理哈希冲突（如开放寻址法、链地址法）。

5.单向链表相关代码

1）创建链表对象

2）插入数据（头插，尾插），尾插要判断是否为空。

3）删除数据（头删，尾删），头删要判断是否为空链表，尾删需要判断是不是空链表和一个结点。

4）查找数据

5）修改数据

6）销毁链表，调用头删，free，最后要给plink置零。

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link.h


#ifndef _LINK_H
#define _LINK_H

/*typedef定义了链表存储数据的类型*/
typedef int Data_type_t;

/*节点类型*/
typedef struct node
{
    Data_type_t data;
    struct node *pnext;
}Node_t;

//链表对象（类型，长度），指向第一个节点的指针
typedef struct link
{
    Node_t *phead;
    int clen;
}Link_t;


//声明函数
extern Link_t *create_link();
extern int insert_link_head(Link_t *plink, Data_type_t data);
extern void link_for_each(Link_t *plink);
extern Node_t *find_link(Link_t *plink, Data_type_t mydata);
extern int change_link(Link_t *plink, Data_type_t olddata, Data_type_t newdata);
extern int delete_head(Link_t *plink);
extern int insert_link_tail(Link_t *plink, Data_type_t mydata);
extern int delete_tail(Link_t *plink);
extern void destroyed(Link_t *plink);


#endif

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link.c


#include<stdlib.h>
#include "link.h"
#include <stdio.h>

//在堆上创建单向链表
Link_t *create_link()       
{
    Link_t *plink = malloc(sizeof(Link_t));
    if(NULL == plink)
    {
        printf("malloc error!\n");
        return NULL;
    }

    plink->phead = NULL;
    plink->clen = 0;
    return plink;
}


//单向链表头插
int insert_link_head(Link_t *plink, Data_type_t data)
{
    //申请结点
    Node_t *pnode = malloc(sizeof(Node_t));
    if(NULL == pnode)
    {
        printf("malloc error!");
        return -1;
    }

    //第一步初始化结点
    pnode->data = data;
    pnode->pnext = NULL;
    
    //第二步插入结点
    pnode->pnext = plink->phead;
    plink->phead = pnode;

    plink->clen++;

    return 0;
}


//遍历
void link_for_each(Link_t *plink)
{
    Node_t *ptmp = NULL;
    ptmp = plink -> phead;
    while(ptmp)
    {
        printf("%d\n", ptmp -> data);
        ptmp = ptmp -> pnext;
    }
}


//查找
Node_t *find_link(Link_t *plink, Data_type_t mydata)
{
    Node_t *ptmp = plink->phead;
    while(ptmp != NULL)
    {
        if(ptmp->data !=  mydata)
        {
            ptmp = ptmp -> pnext;
        }
        else
        {
            return ptmp;
        }
    }
    return NULL;
}

//修改
int change_link(Link_t *plink, Data_type_t olddata, Data_type_t newdata)
{
    Node_t *ptmp = find_link(plink, olddata);
    if(ptmp == NULL)
    {
        return -1;
    }
    ptmp->data = newdata;
    return 1; 
}


//删除
int delete_head(Link_t *plink)
{
    if(plink->phead == NULL)
    {
        return -1;
    }
    Node_t *ptmp = plink->phead;
    plink->phead = ptmp->pnext;
    free(ptmp);

    plink->clen--;
    return 0;
}

//尾插
int insert_link_tail(Link_t *plink, Data_type_t mydata)
{
    Node_t *ptmp = plink->phead;
    if(NULL == ptmp)
    {
        ptmp->pnext = NULL;
        ptmp->data = mydata;
    }
    else
    {
        while(ptmp->pnext != NULL)
        {
            ptmp = ptmp->pnext; 
        }
        Node_t *pnode = malloc(sizeof(Node_t));
        if(NULL == pnode)
        {
            printf("malloc error!");
            return -1;
        }
        pnode->pnext = NULL;
        pnode->data = mydata;

        ptmp->pnext = pnode;

        plink->clen++;
    }
    return 0;
}

//尾删
int delete_tail(Link_t *plink)
{
    Node_t *ptmp = plink -> phead;
    if(NULL == ptmp)
    {
        printf("空链表\n");
        return -1;
    }
    else if(NULL == ptmp->pnext)
    {
        delete_head(plink);
    }
    else
    {
        while(NULL != ptmp->pnext->pnext)
        {
            ptmp = ptmp->pnext;
        }

        free(ptmp->pnext);

        ptmp->pnext = NULL;

        plink->clen--;
    }
    return 0;
}
//销毁链表
void destroyed(Link_t *plink)
{
    while(NULL != plink->phead)
    {
        delete_head(plink);
    }
    free(plink);
    plink = NULL;
}

cs 复制代码

main.c


#include <stdio.h>
#include "link.h"

int main(int argc, const char *argv[])
{
//创建结点
    Link_t *plink = create_link();
    if(NULL == plink)
    {
        return -1;
    }
//插入数据（头插）
    insert_link_head(plink, 1);
    insert_link_head(plink, 2);
    insert_link_head(plink, 3);
    insert_link_head(plink, 4);
    insert_link_head(plink, 5);
    insert_link_head(plink, 6);
//遍历
    link_for_each(plink); 
    
    Node_t *ret = find_link(plink, 4); 
    if(ret)
    {
        printf("%p\n", ret);
        printf("%d\n", ret -> data);
    }
    else
    {
        printf("error\n");
    }
//修改
    int t = change_link(plink, 1, 7);
    if(t == -1)
    {
        printf("error\n");
    }
    else
    {
        printf("success\n");
        link_for_each(plink);
    }
//修改
    delete_head(plink);
    link_for_each(plink);
     //delete_head(plink);
    //link_for_each(plink);
//尾插    
    /*insert_link_tail(plink, 10);
    link_for_each(plink);

    puts("");
//尾删
    delete_tail(plink);
    link_for_each(plink);*/
//销毁链表
    destroyed(plink);

    return 0;
}

单向链表示意图