数据结构学习（1）——指针、结构体、链表（C语言）

算法题的对数据结构相关知识的要求较高，接下来将学习一段时间的数据结构，今天来介绍一下C语言中的指针、结构体和链表的知识。

指针

定义

指针是C语言中一个非常重要的知识点。首先需要明确的一点是：指针本身是一种数据类型，该变量保存的是对应类型变量的一个地址。保存了这个地址后，我们就可以通过这个地址访问到变量，操作该变量所在的内存空间（可以修改该变量）。

形象解释

小明在A地点放了1kg黄金，小明将A地址的地址写在一张纸Z1上，这张纸就相当于是一个指针变量指向黄金。小明将这张纸放在了B地点，又写了一张纸Z2，将Z1这张纸存放的地址 B地点写在Z2这张纸上，那么Z2就相当于一个指针变量指向Z1。这样下来，小明就可以通过Z1找到黄金，也可以通过Z2找到Z1，从而找到黄金。这种方式就是通过指针访问变量的形象解释。

定义格式

数据类型 *指针变量名= 某个变量的地址/一段内存的地址；

同时，指针可以是多层的，例如要保存一个单层指针的地址，则可以加多一个*，然后对要保存的单层指针取址。（以此类推）

示例代码

cs 复制代码

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

int main() {
	int a = 10;
	//定义一个指针变量存储变量a的地址
	int *z1 = &a;
	//直接打印z1
	printf("z1=%d\n", z1);
	//打印z1地址下对应的变量
	printf("*z1=%d\n", *z1);
	//改变z1保存的地址对应的数据
	*z1 = *z1 + 10;
	printf("*z1=%d\n", *z1);
	int **z2 = &z1;
	printf("*z2=%d\n", *z2);
	printf("**z2=%d\n", **z2);
}

结构体

定义

结构体是C语言中一种重要的用户自定义复合数据类型，它允许将多个不同类型的数据元素（称为成员）组织在一起，形成一个整体。结构体的主要作用是封装数据，便于管理和操作复杂的数据集合。其作用和地位相当于Java中的对象，可以通过名字调用里面的成员并进行操作。

定义格式

①使用结构体变量

创建：struct 结构体名{ }；大括号中可以书写不同类型的数据（属性）

调用：struct 结构体名调用时的名；相当于Java中的创建类的对象，然后通过对象调用属性

注意：使用结构体变量是调用使用的符号是" . "！

示例代码

cs 复制代码

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

struct Student {
	int id;
	int age;
	char name;
};
int main() {
	struct Student s;
	s.name = 'M';
	s.age = 18;
	s.id = 27;
	printf("name=%c\n", s.name);
	printf("age=%d\n", s.age);
	printf("id=%d\n", s.id);
	return 0;
}

②使用结构体指针

创建：struct 结构体名{ }；

调用：struct 结构体名 *调用时使用的名=（结构体名 *）malloc（sizeof（结构体名））

注意：使用结构体指针需要使用malloc函数分配内存地址，并且需要用小括号转换成"结构体类型的指针"的数据类型。并且，与使用结构体变量不同的还有在调用的时候需要用符号 "->" 调用结构体中的属性。

示例代码

cs 复制代码

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

struct Student {
	int id;
	int age;
	char name;
};

int main() {
	struct Student *s = (Student *)malloc(sizeof(Student));
	s->age = 18;
	s->id = 27;
	s->name = 'm';
	printf("age=%d\n", s->age);
	printf("id=%d\n", s->id);
	printf("name=%c\n", s->name);
	return 0;
}

输出结果与上面"使用结构体变量"一致！

链表

定义

链表是通过指针相连保存数据的一种数据结构，其存储单元为节点。链表的特点是节点在内存中不必连续存储，节点的逻辑顺序是通过每个节点中的指针链接实现的，可以只通过头节点访问到链表不同位置的数据。

一个节点需要包括两个变量：一个用来存储数据，另一个变量是一个指针变量，用来存储下一个节点的地址。由于两个变量类型不一致，就需要用到结构体指针。

定义方法（先介绍不用循环的）

我们要书写一个结构体指针，在里面定义两个变量data和*next，然后在主函数中创建多个节点，并分配内存，最后通过调用data和*next并对其赋值，就可以建立起各个节点的联系。注意，创建完链表之后只需要使用头节点操作链表中的数据！

如果想要在链表中添加数据，只需要创建一个新的节点，赋上对应的data和*next即可。以添加到链表最后为例，data可以是键盘输入的，*next为NULL。

示例代码

cs 复制代码

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

//定义一个结构体
struct ListNode {
	int data;
	ListNode *next;
};

int main() {
	//先创建多个节点,并分配内存
	ListNode *node1 = (ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));
	ListNode *node2 = (ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));
	ListNode *node3 = (ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));
	ListNode *node4 = (ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));
	ListNode *node5 = (ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));
	node1->data = 100;
	node2->data = 200;
	node3->data = 300;
	node4->data = 400;
	node5->data = 500;

	//接下来将所有的节点连接
	node1->next = node2;
	node2->next = node3;
	node3->next = node4;
	node4->next = node5;

	//接下来只能借助头节点进行链表的相关操作
	printf("1：%d\n", node1->data);
	printf("2：%d\n", node1->next->data);
	printf("3：%d\n", node1->next->next->data);
	printf("4：%d\n", node1->next->next->next->data);
	printf("5：%d\n", node1->next->next->next->next->data);

	//添加一个新的节点

	ListNode *newNode = (ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));
	node5->next = newNode;
	//将输入的数字添加到下一个节点上
	int n;
	printf("请输入一个数据添加到下一个节点：");
	scanf("%d", &n);
	newNode->data = n;
	newNode->next = NULL;
	printf("6：%d\n", node1->next->next->next->next->next->data);
	return 0;
}