史上最全单链表的增删改查反转等操作汇总以及5种排序算法(C语言)

数据结构 前端之家
前端之家收集整理的这篇文章主要介绍了史上最全单链表的增删改查反转等操作汇总以及5种排序算法(C语言)，前端之家小编觉得挺不错的，现在分享给大家，也给大家做个参考。

目录

1.准备工作

首先包含头文件，定义链表结构体，产生随即链表的范围，定义全局头尾节点。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define MAX 10
/*定义链表*/
typedef struct Node 
{
    int data;
    struct Node *next;  
}Node;
/*定义全局头尾节点*/
Node *head = NULL;
Node *end = NULL;

2.创建链表

/*根据传入的参数添加链表节点*/
int CreatList(int a)
{
    /*定义临时结构体并分配空间*/
    Node *temp = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    if (temp ==NULL)
    {
        printf("malloc error!");
        return -1;
    }
    else
	{
		/*给数据类型赋值*/
		temp->data = a;
		temp->next = NULL;
		/*如果链表长度为0*/
		if (head == NULL)
		{
			head = temp; 
			end = temp;    
		}
		else
		{
			end->next = temp;
			end = temp;
		}
    }  
}

3.打印链表

/*打印链表*/
void PrintList(Node *temp)
{
    if(temp == NULL)
    {
        printf("Empty List！\r\n");
    }
    while (temp)
    {
       printf("%d",temp->data);
       temp = temp->next;
	   if(temp)
	   printf("->");
    }
    printf("\r\n");
}

4.在元素后面插入元素

向链表中增添元素，根据添加位置不同，可分为以下 3 种情况：
1.插入到链表的头部（头节点之后），作为首元节点；
2.插入到链表中间的某个位置；
3.插入到链表的最末端，作为链表中最后一个数据元素；

虽然新元素的插入位置不固定，但是链表插入元素的思想是固定的，只需做以下两步操作，即可将新元素插入到指定的位置：
a.将新结点的 next 指针指向插入位置后的结点；
b.将插入位置前结点的 next 指针指向插入结点；

例如，我们在链表 {1,2,3,4} 的基础上分别实现在头部、中间部位、尾部插入新元素 5，其实现过程如图 所示：

在这里插入图片描述

/*根据传入的数，在其后面增加元素*/
int InsertListEnd(int index,int a)
{
    if (head == NULL)
    {
        printf("Empty List！\r\n");
        return 0;
    }
	if (FindList(index)->next == FindList(a))
		return 0;
	else
	{
	  /*找到传入值的位置并保存*/
		Node *temp = FindList(index);
		/*分配空间存放新的传入的值*/
		Node *pt = (Node *)malloc(sizeof(Node));
		pt->data = a;
		/*是否是最后一个元素*/
		if (temp == end)
		{
			//尾巴的下一个指向新插入的节点
			end->next = temp;
			//新的尾巴
			end = temp;
		}
		else
		{
			// 先连后面 （先将要插入的节点指针指向原来找到节点的下一个）
			pt->next = temp->next;
			//后连前面
			temp->next = pt;
			printf("The list after insert %d is \r\n",a);
			PrintList(head);
		}
	}

}

5.在元素前面增加元素

/*根据传入的数，在其前面增加元素*/
int InsertListHead(int index,int a)
{
    if (head == NULL)
    {
        printf("Empty List！\r\n");
        return 0;
    }
	/*要插入的位置就在原位*/
	if (FindList(index)->next == FindList(a))
		return 0;
	else
	{
	   /*找到传入值的位置并保存*/
		Node *temp = FindList(index);
		/*分配空间存放新的传入的值*/
		Node *pt = (Node *)malloc(sizeof(Node));
		pt->data = a;
		/*是否是第一个元素*/
		if (temp == head)
		{
			//尾巴的下一个指向新插入的节点
			pt->next = head;
			//新的头
			head = pt;
		}
		else
		{
			/*寻找到要插入位置的前驱节点*/
			Node *pre = FindPreNode(temp);
			pre->next = pt;
			pt->next = temp;
			printf("The list after insert %d is \r\n",a);
			PrintList(head);
		}
	}

}

6.删除链表元素，要注意删除链表尾还是链表头

从链表中删除指定数据元素时，实则就是将存有该数据元素的节点从链表中摘除，但作为一名合格的程序员，要对存储空间负责，对不再利用的存储空间要及时释放。因此，从链表中删除数据元素需要进行以下 2 步操作：

1.将结点从链表中摘下来;
2.手动释放掉结点，回收被结点占用的存储空间;

其中，从链表上摘除某节点的实现非常简单，只需找到该节点的直接前驱节点 temp，执行一行程序：

temp->next=temp->next->next;

例如，从存有 {1,4} 的链表中删除元素 3，则此代码的执行效果如图 2 所示：

在这里插入图片描述

/*删除链表头*/
void DeleteListHead()
{ //记住旧头
	Node *temp = head;
	//链表检测
	if (NULL == head)
	{
		printf("Empty list!\n");
		return;
	}

	head = head->next; //头的第二个节点变成新的头
	free(temp);
}
/*尾删除————删*/
void DeleteListTail()
{
	if (NULL == end)
	{
		printf("链表为空，无需删除\n");
		return;
	}
	//链表不为空
	//链表有一个节点
	if (head == end)
	{
		free(head);
		head = NULL;
		end = NULL;
	}
	else
	{
		//找到尾巴前一个节点
		Node *temp = head;
		while (temp->next != end)
		{
			temp = temp->next;
		}
		//找到了，删尾巴
		//释放尾巴
		free(end);
		//尾巴迁移
		end = temp;
		//尾巴指针为NULL
		end->next = NULL;
	}
}
/*删除链表任意元素*/
void DeleteList(int a)
{
   //链表判断 是不是没有东西
	if (NULL == head)
	{
		printf("Empty list!\n");
		return;
	}
	//链表有东西，找这个节点
	 Node *temp = FindList(a);
	if (NULL == temp)
	{
		printf("%d not find\r\n",a);
		return;
	}
	//找到了,且只有一个节点
	if (head == end)
	{
		free(head);
		head = NULL;
		end = NULL;
        printf("The list after delete %d is empty!\r\n",a);
       
	}
	else if (head->next == end) //有两个节点
	{
		//看是删除头还是删除尾
		if (end == temp)
		{
			DeleteListTail();
            printf("The list after delete %d is \r\n",a);
            PrintList(head);
		}
		else if (temp == head)
		{
			DeleteListHead();
            printf("The list after delete %d is \r\n",a);
            PrintList(head);
		}
	}
	else //多个节点
	{
		//看是删除头还是删除尾
		if (end == temp)
			DeleteListTail();
		else if (temp == head)
			DeleteListHead();
		else //删除中间某个节点
		{	//找要删除temp前一个，遍历
			Node *pt = head;
			while (pt->next != temp)
			{
				pt = pt->next;
			}
			//找到了
			//让前一个直接连接后一个 跳过指定的即可
			pt->next = temp->next;
			free(temp);
            printf("The list after delete %d is \r\n",a);
            PrintList(head);
		}
	}
    
}

7.根据传入的数值查询链表

/*根据传入的数值，查询链表*/
Node *FindList(int a)
{
    Node *temp = head;
    if(head == NULL)
    {
        printf("Empty List！\r\n");
        return NULL;
    }
  
    else
    {
       while (temp)
       {
           if (temp->data == a)
           {
                printf("%d find!\r\n",a);
                return temp;
           }
           temp = temp->next;
       }
            printf("%d not find!\r\n",a);
            return 0;
    }
    
}

8.修改链表元素

/*修改链表元素,element为要修改的元素，modify为修改后的值*/
void ModifyList(Node *phead,int element,int modify)
{
	Node *temp = phead;
	while((temp!= NULL))
	{
		
		if(temp->data == element)
		{
			temp->data	= modify;
			
		}	
		temp = temp->next;
	}
}

9.求链表长度

/*求链表长度并返回*/
int LengthList(Node *temp)
{
    int length = 0;
    while (temp)
    {
        length++;
        temp = temp->next;
    }
    return length;
    
}

10.前驱，后继节点的查找

Node *FindPreNode(Node *p)
{
	Node *temp = head;
	/*寻找p的前驱节点*/
	if(p == head)
	{
		printf("%d is head node\r\n",p->data);
		return NULL;
	}
	else
	{
		while((temp->next != p) && (temp !=NULL))
		{
			
			temp = temp->next;

		}
		return temp;		
	}

}
Node *FindNextNode(Node *p)
{
	Node *temp = head;
	/*寻找p的后继节点*/
	while(temp &&(temp != p))
	{
		temp = temp->next;

	}
	/*先不判断是否为尾节点，尾节点NULL也可以赋值*/
	temp = temp->next;
	return temp;
	 
}

11.倒置链表

/*方法一：倒置链表*/
Node *InvertList(Node *phead)
{
        if(phead == NULL || phead->next == NULL)
		{
                return phead;
        }
		else
		{
                Node *p = phead;
                Node *q = NULL;
                Node *r = NULL;
                while(p != NULL)
				{
						/*保存下一个节点*/
                        q = p->next;
						/*让该节点指向上一个节点*/
                        p->next = r;
						/*上一个节点走到当前节点*/
                        r = p;
						/*当前节点走到下一个节点*/
                        p = q;
                }
				head = r;
                return head;
        }
}
/*方法二：倒置链表*/
 Node *ReverseList(Node *phead)
    {
		/*创建一个新链*/
		/*两个指针，一个指向新的链表，一个指向单个断开的节点元素。连接起来*/
        Node *ptmp = NULL;
        Node *tmp = NULL;
		/*处理链表为空*/
        if(NULL == phead)
		{
                printf("link is empty\n");
                return NULL;
        }else
		{
				/*将旧链上的结点链到新链上*/
                while(phead != NULL)
				{
                        tmp = phead;
                        phead = phead->next;
						/*连接到上一次存下来的连表上。第一次时，ptmp为空，整个链表赋值给tmp后只剩下第一个元素*/
                        tmp->next = ptmp;
						/*新的链表赋值给ptmp*/
                        ptmp = tmp;
                }
        }
		head = ptmp;
        return ptmp;
}

12.判断链表是否有环

/*判断链表有环*/
int Is_Circular(Node *phead)
{
        if(phead == NULL || phead->next == NULL){
                return 0;       
        }
		/*快慢指针，当二者相等时，一定有环*/
        Node *p1 = phead;
        Node *p2 = phead;
        while(p1 != NULL && p2 != NULL){
                p2 = p2->next; 
                if(p1 == p2)
                        return 1;
                p2 = p2->next;
                p1 = p1->next;
        }
        return 0;
}

测试函数

int main ()
{
    int i = 0;  
    /*设置获得随机数的种子（固定代码，没有这句，随机数是固定不变的）测试可以不加*/
	srand((int)time(0)); 
    for (i =5;i>0;i--)
	CreatList(rand()%MAX);
	// CreatList(i);
	printf("新创建的的链表为:");
	PrintList(head);
	InsertListHead(4,10);
	printf("在4前插入10后的链表为:");
	PrintList(head);
	InsertListEnd(4,10);
	printf("在4后插入10后的链表为:");
	PrintList(head);
	DeleteList(0);
	printf("删除0后的链表为:");
	PrintList(head);
	Node *p = FindList(7);
	Node *q = FindList(4);
	ModifyList(head,1,15);
	printf("修改1为15后的链表为:");
	PrintList(head);
	ReverseList(head);
	printf("反转后的链表为:");
	PrintList(head);
	printf("链表长度为:%d",LengthList(head));
    return 0;
}

测试截图

在这里插入图片描述


关于排序算法的讲解将在下节[单链表的5种排序算法]介绍。

以上代码均为测试后的代码。如有错误和不妥的地方，欢迎指出。

如遇到排版错乱的问题，可以通过以下链接访问我的CSDN。

CSDN:CSDN搜索“嵌入式与Linux那些事”

欢迎欢迎关注我的公众号：嵌入式与Linux那些事，领取秋招笔试面试大礼包（华为小米等大厂面经，嵌入式知识点总结，笔试题目，简历模版等）和2000G学习资料。

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