Linux 内核开发之单链表的增删查改详解

wifi chicken2026-01-16 16:12

什么是链表

  • 物理存储单元上非连续、非顺序的线性数据结构

用图形流程来理解（单链表）


链表的类型

链表差异

那我们为了方便起见，此次的文章就以单链表来学习和理解

为什么要学习链表？

  1. 内核开发离不开链表
  2. 驱动开发中的实际应用
  3. 字符和网络 设备管理离不开链表

单链表创建与应用（最后附源码）

重要参数

  1. 定义单链表节点

  2. 创建一个节点

  3. 创建一个包含多个节点的链表

    函数调用：

    创建结果：

  4. 在链表头部插入节点

    函数调用：

  5. 在链表尾部插入节点

    函数调用：

  6. 删除链表头部节点

    函数调用：

  7. 删除链表尾部节点

    函数调用：

  8. 删除指定值(结构体中data的值)的节点（第一个匹配的）

    函数调用：

  9. 删除指定位置的节点,value 代表删除节点的位置顺序个数

    函数调用：

  10. 按data值查找节点，返回位置

    函数调用：

  11. 按位置查找节点，返回值

    函数调用

  12. 修改指定位置的节点数据

    函数调用：

  13. 修改第一个匹配值的节点数据

    函数调用：

  14. 链表信息打印

源码

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

//定义单链表节点
struct node{
	int data;
	struct node *next;
};

//创建一个节点
struct node* create_node(int value) {
    // 1. 分配内存
    struct node *new_node = (struct node*)malloc(sizeof(struct node));
    
    // 2. 检查内存是否分配成功
    if (new_node == NULL) {
        printf("内存分配失败！\n");
        return NULL;
    }
    
    // 3. 设置节点数据
    new_node->data = value;
    new_node->next = NULL;  // 重要：新节点默认不连接任何节点
    
    printf("创建节点成功，数据 = %d，地址 = %p\n", new_node->data, new_node);
    return new_node;
}

// 创建一个包含多个节点的链表
//value:节点值
//size:节点大小
//return:返回创建的链表
struct node* create_list_node(int *value,int size){
	// 头指针：指向链表的第一个节点
    // 初始化为NULL，表示空链表
    struct node *head = NULL;//头结点
    struct node *tail = NULL;//传值的中间节点

	
	for(int i = 0 ; i < size ; i++)//创建节点并连接
		{
		struct node *new_node = create_node(value[i]);
			if( i == 0)//当为第一个节点时，赋值给头指针
				{
					head = new_node ;//给头指针赋值
					tail = head ;//指向当前链表最后一个，并且当前为第一个节点的地址
				}
			else
				{
					tail->next = new_node ;//将新的节点挂载到链表的最后一个节点的指向next域
					tail = tail->next ;//继续指向当前链表最后一个，并且当前为下一个节点的地址
				}
			
		}
	return head ;//返回所创建的链表头指针

}


//删除整个包含多个节点的链表
 void delete_list_node(struct node *head){
	struct node *current_head = head;

	while(current_head != NULL)
		{
			struct node *tmp_value = current_head;//定义变量保存当前指针值，以便后续释放
			current_head = current_head->next ;
			printf("释放地址:%p\n",tmp_value);
			free(tmp_value);
		}
	printf("删除当前链表结束\n");


}

 // 增操作：添加节点 
 // 1. 在链表头部插入节点
 //head:要插入的链表
 //value:插入的data值
 //return:返回创建的链表
struct node *insert_node_by_head(struct node *head , int value ){

	struct node *new_node = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));//创建新的node节点

	if(new_node == NULL)
		return NULL;

	new_node->data = value ;//新节点赋值
	new_node->next = NULL ;
	
	struct node * tmp_head = head ;//将头指针保存
	head = new_node ;//将新的节点赋值给头指针
	new_node->next = tmp_head ;//将旧头指针指向新节点的next域

	return head ;

}
// 2. 在链表尾部插入节点
//head:要插入的链表
//value:插入的data值
//return:返回创建的链表
struct node *insert_node_by_tail(struct node *head , int value ){

	struct node *new_node = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));//创建新的node节点
	struct node *tmp_node = head ;

	new_node->data = value ;//新节点赋值
	new_node->next = NULL ;

	//从头结点轮训到末尾节点
	while(tmp_node->next != NULL)
		{
			tmp_node = tmp_node->next ; 
		}
	tmp_node->next  = new_node; //把新节点给到最后一个节点的空next域
	return head ;

}

// ============ 删操作：删除节点 ============

// 1. 删除链表头部节点
//head:插入的链表
//return:返回删除后的链表
struct node *delete_node_by_head(struct node *head){

	struct node *tmp_node = head ;//保存头节点，以便方便释放

	if(tmp_node == NULL)
		return NULL;


	head = head->next ; 
	free(tmp_node);

	return head ;

}

// 2. 删除链表尾部节点
//head:插入的链表
//return:返回删除后的链表
struct node *delete_node_by_tail(struct node *head){

	struct node *current_node = head ;//保存头节点，以便方便释放
	struct node *tmp_node = NULL ;

	if(current_node == NULL)
		return NULL;

	while(current_node->next->next != NULL)//循环到倒数第二个节点
		{
			current_node = current_node->next ;
		}
	printf("当前链表节点为:%d",current_node->data);

	tmp_node = current_node ;
	
	current_node = current_node->next;
	free(current_node);
	tmp_node->next = NULL ;
	

	return head ;

}

//删除指定值(结构体中data的值)的节点（第一个匹配的）
//head:要插入的链表
//value:插入的data值
//return:返回删除后的链表
struct node *delete_node_by_data(struct node *head,int value){

	struct node * current_node = head ;
	struct node * tmp_node = NULL ;

	if(head->data == value)//第一个节点是否为删除节点
		{
			head= head->next ;
			free(current_node);
			return head ; 
		}

	while(current_node->next->data != value)
		{
			current_node = current_node->next ; 
		}
	printf("当前节点为：%d\n",current_node->data);
	//找到了data相吻合数据
	tmp_node = current_node->next;
	current_node->next = current_node->next->next ;
	free(tmp_node);

	return head ;
}

//删除指定位置的节点,value 代表删除节点的位置顺序个数
//head:要插入的链表
//value:插入的data值
//return:返回删除后的链表
struct node *delete_node_by_local(struct node *head,int value){

	struct node * current_node = head ;
	struct node * tmp_node = NULL ;
	int tmp_value = value ;

	if(tmp_value == 1)//第一个节点是否为删除节点
		{
			head= head->next ;
			free(current_node);
			return head ; 
		}

	tmp_value -= 2;//当位置个数大于1时候，比如2：删除第二个数据，只需要执行一次指针跳跃，所以进行减一，并且需要在到删除节点的前一个节点
	printf("tmp_value为：%d\n",tmp_value);
	while(tmp_value--)
		{
			current_node = current_node->next ; 
		}
	printf("当前节点为：%d\n",current_node->data);
	//找到了data相吻合数据
	tmp_node = current_node->next;
	current_node->next = current_node->next->next ;
	free(tmp_node);

	return head ;
}


// ============ 查操作：查找节点 ============

// 1. 按值查找节点，返回位置
//head:要插入的链表
//value:插入的data值
//return:返回查找的位置
int find_node_by_data(struct node *head,int value){

	struct node * current = head ;
	int return_value = 1  ;//因为最小值为:1

	while(current->data != value)
		{
			current = current->next ;
			return_value++;
		}
	printf("找到了节点，在第：%d个\n",return_value);
	return return_value ;
}
// 2. 按位置查找节点，返回值
//head:要插入的链表
//local:插入的data值
//return:返回查找的位置
int find_data_by_local(struct node *head,int local){

	struct node * current = head ;
	int tmp_value = local  ;

	tmp_value -= 1 ;//需要减一处理
	while(tmp_value--)
		{
			current = current->next ;
		}
	printf("current->data:%d\n",current->data);
	return current->data ;
}

// ============ 改操作：修改节点数据 ============
// 1. 修改指定位置的节点数据
//head:要插入的链表
//local:需要修改的位置值
//value:修改的的data值
void node_list_change_by_local(struct node * head , int local , int value){

	struct node * current = head ;

	local-- ; 

	while(local--)
		{
			current = current->next;
		}
	printf("当前需要修改的节点值为：%d\n",current->data);
	current->data = value ; 
	printf("修改后的节点值为：%d\n",current->data);


}

// 2. 修改第一个匹配值的节点数据
//head:要插入的链表
//data:需要修改的位置值
//value:修改的的data值
void node_list_change_by_data(struct node * head , int data , int value){

	struct node * current = head ;


	while(current->data != data)
		{
			current = current->next;
		}
	printf("当前需要修改的节点值为：%d\n",current->data);
	current->data = value ; 
	printf("修改后的节点值为：%d\n",current->data);


}


//链表信息打印
void print_node_list(struct node *head) {
    printf("当前链表：");
    struct node *current = head;
    while (current != NULL) {
        printf("%d -> ", current->data);
        current = current->next;
    }
    printf("NULL\n");
}


int main() {	

	int value[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};//链表所要存的值与顺序
	printf("链表的大小为:%d，%d 值为：%d、%d、%d、%d、%d、%d\n",sizeof(value),sizeof(int),value[0],value[1],value[2],value[3],value[4],value[5]);
	struct node *head = NULL;//定义头结点指针
	int find_value = 0;
	
	head = create_list_node(value,sizeof(value)/sizeof(int));

	print_node_list(head);

//	head  =  insert_node_by_head(head,88);//链表前段插入节点
//
//	head  =  insert_node_by_head(head,77);//链表前段插入节点
//
//	head = insert_node_by_tail(head,99);//链表后段插入节点
//
//	head = insert_node_by_tail(head,100);//链表后段插入节点


//	head = delete_node_by_head(head);//链表前段删除节点

//	head = delete_node_by_tail(head);//链表后段删除节点
//	print_node_list(head);
                  
//	head = delete_node_by_data(head,9);
//	head = delete_node_by_local(head,5);

//	find_value = find_node_by_data(head,7);

//	find_value = find_data_by_local(head,8);

//	node_list_change_by_local(head,7,333);
//	node_list_change_by_data(head,10,333);

//	print_node_list(head);
    
//    delete_list_node(head);
    
    return 0;
}
复制代码
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