【数据结构】链表的19种基本操作（完整版）

基于这篇文章: http://www.cnblogs.com/lifuqing/archive/2011/08/20/List.html
作者最后只给出了前面12中操作的代码，这里我帮他补全
链表快速排序的思想参考了: http://blog.csdn.net/pinkrobin/article/details/5456094
转载本文前请注明出处，谢谢~
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http://download.csdn.net/detail/fanxingzju/7142179
提供一个测试样例
/*
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             以下是关于线性表链接存储（单链表）操作的19种算法	
			 By~fanxingzju			2014-04-03	
1.初始化线性表，即置单链表的表头指针为空
2.创建线性表，此函数输入负数终止读取数据
3.打印链表，链表的遍历
4.清除线性表L中的所有元素，即释放单链表L中所有的结点，使之成为一个空表
5.返回单链表的长度
6.检查单链表是否为空，若为空则返回１，否则返回０	
7.返回单链表中第pos个结点中的元素，若pos超出范围，则停止程序运行
8.从单链表中查找具有给定值x的第一个元素，若查找成功则返回该结点data域的存储地址，否则返回NULL
9.把单链表中第pos个结点的值修改为x的值，若修改成功返回１，否则返回０
10.向单链表的表头插入一个元素
11.向单链表的末尾添加一个元素
12.向单链表中第pos个结点位置插入元素为x的结点，若插入成功返回１，否则返回０
13.向有序单链表中插入元素x结点，使得插入后仍然有序
14.从单链表中删除表头结点，并把该结点的值返回，若删除失败则停止程序运行
15.从单链表中删除表尾结点并返回它的值，若删除失败则停止程序运行										
16.从单链表中删除第pos个结点并返回它的值，若删除失败则停止程序运行									
17.从单链表中删除值为x的第一个结点，若删除成功则返回1,否则返回0
18.交换2个元素的位置		
19.将线性表进行快速排序
=========================================================================================================
*/
//基本操作参考了: http://www.cnblogs.com/lifuqing/archive/2011/08/20/List.html
//链表的快速排序参考了: http://blog.csdn.net/pinkrobin/article/details/5456094

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

typedef int ElemType;

typedef struct Node 
{
	ElemType elem;
	Node *next;
}Node;

//1.初始化线性表，即置单链表的表头指针为空
void InitList(Node **pNode)
{
	*pNode = NULL;
	printf("InitList函数执行，初始化成功\n");
}

//2.创建线性表，此函数输入负数终止读取数据
Node *CreastList(Node *pHead)
{
	Node *p1;
	Node *p2;
	p1 = p2 = new Node;
	if (NULL == p1 || NULL == p2)
	{
		printf("内存分配失败，程序终止\n");
		system("pause");
		exit(0);
	}
	//memset(p1,sizeof(Node));
	scanf("%d",&p1->elem);
	p1->next = NULL;
	while (p1->elem > 0)
	{
		if (pHead == NULL)
		{
			pHead = p1;
		} 
		else
		{
			p2->next = p1;
		}
		p2 = p1;
		p1 = new Node;
		if (NULL == p1 || NULL == p2)
		{
			printf("内存分配失败，程序终止\n");
			system("pause");
			exit(0);
		}
		//memset(p1,sizeof(Node));
		scanf("%d",&p1->elem);
		p1->next = NULL;
	}
	printf("CreatList函数执行，列表创建成功\n");
	return pHead;
}

//3.打印链表，链表的遍历
void PrintList(Node *pHead)
{
	if (NULL == pHead)
	{
		printf("PrintList函数执行，链表为空\n");
	} 
	else
	{
		while (NULL != pHead)
		{
			printf("%d ",pHead->elem);
			pHead = pHead->next;
		}
		printf("\n");
	}
}

//4.清除线性表L中的所有元素，即释放单链表L中所有的结点，使之成为一个空表 
void ClearList(Node *pHead)
{
	Node *pNext;
	if (NULL == pHead)
	{
		printf("ClearList函数执行，链表为空\n");
	}
	else
	{
		while (pHead->next != NULL)
		{
			pNext = pHead->next;
			delete pHead;
			pHead = pNext;
		}
		printf("ClearList函数执行，链表已经清除\n");
	}
}

//5.返回单链表的长度
int SizeList(Node *pHead)
{
	int size = 0;
	while (pHead != NULL)
	{
		++size;
		pHead = pHead->next;
	}
	printf("SizeList函数执行，链表长度 %d \n",size);
	return size;
}

//6.检查单链表是否为空，若为空则返回１，否则返回０
int IsEmptyList(Node *pHead)
{
	if (NULL == pHead)
	{
		printf("IsEmptyList函数执行，链表为空\n");
		return 1;
	} 
	else
	{
		printf("IsEmptyList函数执行，链表非空\n");
		return 0;
	}
}

//7.返回单链表中第pos个结点中的元素，若pos超出范围，则停止程序运行
ElemType GetElement(Node *pHead,int pos)
{
	int i = 0;
	if (pos < 1)
	{
		printf("GetElement函数执行，pos值 %d 非法\n",pos);
		return 0;
	}
	if (NULL == pHead)
	{
		printf("GetElement函数执行，链表为空\n");
		return 0;
	}

	while(pHead != NULL)
	{
		++i;
		if (i == pos)
		{
			break;
		}
		pHead = pHead->next;
	}
	if (i < pos)
	{
		printf("GetElement函数执行，pos值 %d 超出链表长度\n",pos);
		return 0;
	}

	return pHead->elem;
}

// 8.从单链表中查找具有给定值x的第一个元素，若查找成功则返回该结点data域的存储地址，否则返回NULL 
ElemType *GetElemAddr(Node *pHead,ElemType x)
{
	if (NULL == pHead)
	{
		printf("GetElemAddr函数执行，链表为空\n");
		return NULL;
	}
	if (x < 0)
	{
		printf("GetElemAddr函数执行，给定值 %d 不合法\n",x);
		return NULL;
	}
	while((pHead->elem != x)&&(NULL != pHead->next))
	{
		pHead = pHead->next;
	}
	if ((pHead->elem != x)&&(pHead != NULL))
	{
		printf("GetElemAddr函数执行，在链表中未找到 %d 的值\n",x);
		return NULL;
	}
	if (pHead->elem == x)
	{
		printf("GetElemAddr函数执行，值为 %d 元素的地址为 0x%x\n",x,&(pHead->elem));
	}
	return &(pHead->elem);
}

//9.把单链表中第pos个结点的值修改为x的值，若修改成功返回１，否则返回０
int ModifyElem(Node *pNode,int pos,ElemType x)
{
	Node *pHead;
	pHead = pNode;
	int i = 0;

	if (NULL == pHead)
	{
		printf("ModifyElem函数执行，链表为空\n");
	}
	if (pos < 1)
	{
		printf("ModifyElem函数执行，第 %d 个节点位置非法\n",pos);
	}
	while(NULL != pHead)
	{
		++i;
		if (i == pos)
		{
			break;
		}
		pHead = pHead->next;
	}
	if (i < pos)
	{
		printf("ModifyElem函数执行，第 %d 个节点位置超出链表长度\n",pos);
		return 0;
	}
	pNode = pHead;			//why
	pNode->elem = x;
	printf("ModifyElem函数执行，第 %d 个节点的值修改为 %d 成功\n",pos,x);
	return 1;
}

//10.向单链表的表头插入一个元素
int InsertHeadList(Node **pNode,ElemType insertElem)
{
	Node *pInsert;
	pInsert = new Node;
	//memset(pInsert,sizeof(Node));
	pInsert->elem = insertElem;
	pInsert->next = *pNode;
	*pNode = pInsert;
	printf("InsertHeadList函数执行，向表头插入元素成功\n");
	return 1;
}

//11.向单链表的末尾添加一个元素
int InsertLastList(Node **pNode,ElemType insertElem)
{
	Node *pInsert;
	Node *pHead;
	Node *pTemp;
	pHead = *pNode;
	pTemp = pHead;
	pInsert = new Node;
	//memset(pInsert,sizeof(Node));			//保证最后一个元素的next指向NULL
	pInsert->elem = insertElem;
	pInsert->next = NULL;

	while(pHead->next != NULL)
	{
		pHead = pHead->next;
	}
	pHead->next = pInsert;
	*pNode = pTemp;
	printf("InsertLastList函数执行，向表尾插入元素成功\n");
	return 1;
}

//12.向单链表中第pos个结点位置插入元素为x的结点，若插入成功返回１，否则返回０ 
int InsertPosList(Node **pNode,ElemType insertElem)
{
	if (pos < 1)
	{
		printf("InsertPosElem函数执行，pos值 %d 非法\n",pos);
		return 0;
	}
	Node *pInsert;
	Node *pHead;
	int i = 1;			//to be modified

	pHead = *pNode;
	pInsert = new Node;
	pInsert->elem = insertElem;

	while (pHead != NULL)
	{
		++i;
		if (i == pos)
		{
			break;
		}
		pHead = pHead->next;
	}
	if (pos > i)
	{
		printf("InsertPosElem函数执行，pos值 %d 超出链表长度\n",pos);
		return 0;
	}
	pInsert->next = pHead->next;
	pHead->next = pInsert;
	printf("InsertPosElem函数执行，向第 %d 个节点位置插入元素成功\n",pos);
	return 1;
}

//13.向有序单链表中插入元素x结点，使得插入后仍然有序 
void InsertOrder(Node **pNode,ElemType x)
{
	Node *pFir = *pNode;
	Node *pInsert = new Node;
	pInsert->elem = x;
	pInsert->next = NULL;
	if (NULL == pFir)
	{
		*pNode = pInsert;
	}
	else
	{
		if (pFir->elem > x)
		{
			pInsert->next = pFir;
			*pNode = pInsert;
		} 
		else
		{
			Node *pSec;
			while(NULL != pFir)
			{
				pSec = pFir->next;
				if ((NULL == pSec)||(pSec->elem >= x))			// 短路，不能颠倒条件顺序
				{
					pFir->next = pInsert;
					pInsert->next = pSec;
					break;
				}
				pFir = pSec;
			}
		}
	}
	printf("InsertOrder函数执行，向有序链表插入成功\n");
}

//14.从单链表中删除表头结点，并把该结点的值返回，若删除失败则停止程序运行
ElemType DeleteHeadList(Node **pNode)
{
	if (NULL == *pNode)
	{
		printf("DeleteHeadList函数执行，链表为空，头结点删除失败\n");
		system("pause");
		exit(0);
	}
	Node *pTemp = *pNode;
	ElemType elemvalue = pTemp->elem;
	*pNode = pTemp->next;
	delete pTemp;

	printf("DeleteHeadList函数执行，头结点删除成功\n");
	return elemvalue;
}

//15.从单链表中删除表尾结点并返回它的值，若删除失败则停止程序运行 
ElemType DeleteLastList(Node **pNode)
{
	Node *pHead;
	Node *pTemp;
	ElemType elemvalue;
	pHead = *pNode;
	if (NULL == pHead)
	{
		printf("DeleteHeadList函数执行，链表为空，表尾结点删除失败\n");
		system("pause");
		exit(0);
	}
	pTemp = pHead;
	while(pHead->next != NULL)
	{
		pTemp = pHead;
		pHead = pHead->next;
	}

	elemvalue = pTemp->elem;
	pTemp->next = NULL;
	delete pHead;
	printf("DeleteLastList函数执行，表尾结点删除成功\n");

	return elemvalue;
}

//16.从单链表中删除第pos个结点并返回它的值，若删除失败则停止程序运行 
ElemType DeletePosList(Node **pNode,int pos)
{
	Node *pHead = *pNode;
	ElemType elemvalue;
	if (NULL == pHead)
	{
		printf("DeletePosList函数执行，链表为空，删除失败\n");
		system("pause");
		exit(0);
	}
	if (1 == pos)
	{
		elemvalue = pHead->elem;
		*pNode = pHead->next;
		delete pHead;
		printf("DeletePosList函数执行，删除第 %d 个节点成功\n",pos);
		return elemvalue;
	}
	Node *pTemp = pHead;
	int i = 1;
	while(pHead->next != NULL)
	{
		pTemp = pHead;
		pHead = pHead->next;
		++i;
		if (i == pos)
		{
			break;
		}
	}
	if (pos != i)
	{
		printf("DeletePosList函数执行，找不到第 %d 个节点位置，删除失败\n",pos);
		system("pause");
		exit(0);
	}

	elemvalue = pHead->elem;
	pTemp->next = pHead->next;
	delete pHead;

	printf("DeletePosList函数执行，删除第 %d 个节点成功\n",pos);

	return elemvalue;
}

//17.从单链表中删除值为x的第一个结点，若删除成功则返回1,否则返回0 
int DeleteValuexList(Node **pNode,ElemType x)
{
	Node *pHead = *pNode;

	if (NULL == pHead)
	{
		printf("DeleteValuexList函数执行，链表为空，删除失败\n");
		return 0;
	}

	Node *pTemp = pHead;
	
	while((NULL != pHead->next)&&(pHead->elem != x))
	{
		pTemp = pHead;
		pHead = pHead->next;
	}
	if (pHead->elem != x)
	{
		printf("DeleteValuexList函数执行，未找到相应节点，删除失败\n");
		return 0;
	}

	if (pTemp->elem != pHead->elem)
	{
		pTemp->next = pHead->next;
		delete pHead;
	} 
	else
	{
		//二者依然相等，说明第一个节点即为删除的目标位置
		*pNode = pHead->next;
		delete pHead;
	}

	printf("DeleteValuexList函数执行，链表中第一个值为 %d 的节点删除成功\n",x);
	return 1;
}

//18.交换2个元素的位置 
void SwapList(Node **pNode,ElemType elem1,ElemType elem2)
{
	Node *pHead = *pNode;
	Node *pTemp1 = NULL;
	Node *pTemp2 = NULL;
	while(NULL != pHead)
	{
		if (pHead->elem == elem1)
		{
			pTemp1 = pHead;
		}
		if (pHead->elem == elem2)
		{
			pTemp2 = pHead;
		}
		pHead = pHead->next;
	}
	if ((pTemp1 != NULL)&&(pTemp2 != NULL))
	{
		ElemType Temp = pTemp1->elem;
		pTemp1->elem = pTemp2->elem;
		pTemp2->elem = Temp;
		printf("SwapList函数执行，交换元素（%d 和 %d）的位置成功\n",elem1,elem2);
	} 
	else
	{
		printf("SwapList函数执行，在链表中找不到相应的部分或全部元素（%d 和 %d）\n",elem2);
	}
}

//19.将线性表进行快速排序 
void QuickSortList(Node **pHead,Node *pEnd)
{
	Node *pRight;
	Node **pLeft_walk,**pRight_walk;
	Node *pPivot,*pOld;
	if (*pHead == pEnd)			//pEnd可以是NULL，但不一定是NULL，此处pEnd不可用NULL代替
	{
		return ;
	}
	pPivot = *pHead;
	pLeft_walk = pHead;
	pRight_walk = &pRight;
	//取第一个节点作为比较的基准，小于基准的在左边的子链表中，大于基准的在右边的子链表中
	for(pOld = (*pHead)->next; pOld != pEnd; pOld = pOld->next)
	{
		if (pOld->elem < pPivot->elem)
		{
			*pLeft_walk = pOld;
			pLeft_walk = &(pOld->next);
		} 
		else
		{
			*pRight_walk = pOld;
			pRight_walk = &(pOld->next);
		}
	}
	//合并链表
	*pRight_walk = pEnd;
	*pLeft_walk = pPivot;
	pPivot->next = pRight;
	//分治、递归
	QuickSortList(&(pPivot->next),pEnd);
	QuickSortList(pHead,pPivot);

	//下面这段代码纯粹是为了保证函数风格，与排序无关
	static bool flag = true;
	if (flag)
	{
		printf("QuickSortList函数执行，链表排序成功\n");
		flag = false;
	}
}
int main()
{
	Node *pList = NULL;

	// 1.初始化线性表，即置单链表的表头指针为空
	InitList(&pList);
	PrintList(pList);

	// 2.创建线性表，此函数输入负数终止读取数据
	pList = CreastList(pList);
	PrintList(pList);

	// 5.返回单链表的长度 
	int length = SizeList(pList);
	PrintList(pList);

	// 6.检查单链表是否为空，若为空则返回１，否则返回０ 
	IsEmptyList(pList);

	// 7.返回单链表中第pos个结点中的元素，若pos超出范围，则停止程序运行 
	ElemType posElem;
	posElem = GetElement(pList,3);
	printf("GetElement函数执行，位置3中的元素为%d\n",posElem);
	PrintList(pList);

	// 8.从单链表中查找具有给定值x的第一个元素，若查找成功则返回该结点data域的存储地址，否则返回NULL 
	GetElemAddr(pList,5);

	// 9.把单链表中第pos个结点的值修改为x的值，若修改成功返回１，否则返回０ 
	ModifyElem(pList,4,10);
	PrintList(pList);

	// 10.向单链表的表头插入一个元素 
	InsertHeadList(&pList,5);
	PrintList(pList);

	// 11.向单链表的末尾添加一个元素 
	InsertLastList(&pList,10);
	PrintList(pList);

	// 12.向单链表中第pos个结点位置插入元素为x的结点，若插入成功返回１，否则返回０ 
	InsertPosList(&pList,3,18);
	PrintList(pList);

	// 14.从单链表中删除表头结点，并把该结点的值返回，若删除失败则停止程序运行 
	DeleteHeadList(&pList);
	PrintList(pList);

	// 15.从单链表中删除表尾结点并返回它的值，若删除失败则停止程序运行 
	DeleteLastList(&pList);
	PrintList(pList);

	// 16.从单链表中删除第pos个结点并返回它的值，若删除失败则停止程序运行 
	DeletePosList(&pList,6);
	PrintList(pList);

	// 17.从单链表中删除值为x的第一个结点，若删除成功则返回1,否则返回0 
	DeleteValuexList(&pList,3);
	PrintList(pList);

	// 18.交换2个元素的位置 
	SwapList(&pList,2,7);
	PrintList(pList);

	// 19.将线性表进行快速排序
	QuickSortList(&pList,NULL);
	PrintList(pList);

	// 13.向有序单链表中插入元素x结点，使得插入后仍然有序 
	InsertOrder(&pList,5);
	PrintList(pList);


	// 4.清除线性表L中的所有元素，即释放单链表L中所有的结点，使之成为一个空表
	ClearList(pList);
	system("pause");
	return 0;
}
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