c语言如何创建线性链表

C语言创建线性链表的方法包括以下步骤：定义节点结构、初始化链表、插入节点、删除节点、遍历链表。 其中，定义节点结构是最基础的步骤，它决定了链表中每个节点存储的数据类型和指向下一个节点的指针。下面将详细描述如何创建和操作线性链表。

一、定义节点结构

在C语言中，链表节点通常通过结构体（struct）来定义。每个节点包含两部分：数据域和指针域。数据域存储实际数据，指针域存储下一个节点的地址。

typedef struct Node {
    int data; // 数据域
    struct Node* next; // 指针域
} Node;

二、初始化链表

初始化链表通常意味着创建一个空链表，即头指针指向NULL。头指针是一个特殊的指针，它指向链表的第一个节点。

Node* initLinkedList() {
    return NULL; // 空链表
}

三、插入节点

插入节点分为三种情况：在链表头部插入、在链表中间插入和在链表尾部插入。以下是实现插入节点的函数。

// 在链表头部插入节点
void insertAtHead(Node head, int data) {
    Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    newNode->data = data;
    newNode->next = *head;
    *head = newNode;
}
// 在链表尾部插入节点
void insertAtTail(Node head, int data) {
    Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    newNode->data = data;
    newNode->next = NULL;
    if (*head == NULL) {
        *head = newNode;
    } else {
        Node* temp = *head;
        while (temp->next != NULL) {
            temp = temp->next;
        }
        temp->next = newNode;
    }
}
// 在链表中间插入节点（在指定节点后插入）
void insertAfter(Node* prevNode, int data) {
    if (prevNode == NULL) {
        printf("前一个节点不能为空n");
        return;
    }
    Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    newNode->data = data;
    newNode->next = prevNode->next;
    prevNode->next = newNode;
}

四、删除节点

删除节点也有三种情况：删除头节点、删除中间节点和删除尾节点。以下是实现删除节点的函数。

// 删除头节点
void deleteHead(Node head) {
    if (*head == NULL) {
        return;
    }
    Node* temp = *head;
    *head = (*head)->next;
    free(temp);
}
// 删除指定节点
void deleteNode(Node head, int key) {
    Node* temp = *head;
    Node* prev = NULL;
    // 如果头节点就是要删除的节点
    if (temp != NULL && temp->data == key) {
        *head = temp->next; // 改变头指针
        free(temp); // 释放旧的头节点
        return;
    }
    // 查找要删除的节点
    while (temp != NULL && temp->data != key) {
        prev = temp;
        temp = temp->next;
    }
    // 如果没有找到要删除的节点
    if (temp == NULL) {
        return;
    }
    // 改变前一个节点的指针
    prev->next = temp->next;
    free(temp); // 释放要删除的节点
}
// 删除尾节点
void deleteTail(Node head) {
    if (*head == NULL) {
        return;
    }
    if ((*head)->next == NULL) {
        free(*head);
        *head = NULL;
        return;
    }
    Node* temp = *head;
    while (temp->next->next != NULL) {
        temp = temp->next;
    }
    free(temp->next);
    temp->next = NULL;
}

五、遍历链表

遍历链表是将链表中的所有节点逐个访问并处理的过程。以下是实现遍历链表的函数。

void traverseLinkedList(Node* head) {
    Node* temp = head;
    while (temp != NULL) {
        printf("%d -> ", temp->data);
        temp = temp->next;
    }
    printf("NULLn");
}

六、销毁链表

销毁链表是将链表中的所有节点释放，从而回收内存。以下是实现销毁链表的函数。

void destroyLinkedList(Node head) {
    Node* current = *head;
    Node* nextNode = NULL;
    while (current != NULL) {
        nextNode = current->next;
        free(current);
        current = nextNode;
    }
    *head = NULL;
}

七、完整示例

以下是一个完整的示例程序，演示如何使用上述函数创建和操作线性链表。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct Node {
    int data;
    struct Node* next;
} Node;
Node* initLinkedList() {
    return NULL;
}
void insertAtHead(Node head, int data) {
    Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    newNode->data = data;
    newNode->next = *head;
    *head = newNode;
}
void insertAtTail(Node head, int data) {
    Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    newNode->data = data;
    newNode->next = NULL;
    if (*head == NULL) {
        *head = newNode;
    } else {
        Node* temp = *head;
        while (temp->next != NULL) {
            temp = temp->next;
        }
        temp->next = newNode;
    }
}
void insertAfter(Node* prevNode, int data) {
    if (prevNode == NULL) {
        printf("前一个节点不能为空n");
        return;
    }
    Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    newNode->data = data;
    newNode->next = prevNode->next;
    prevNode->next = newNode;
}
void deleteHead(Node head) {
    if (*head == NULL) {
        return;
    }
    Node* temp = *head;
    *head = (*head)->next;
    free(temp);
}
void deleteNode(Node head, int key) {
    Node* temp = *head;
    Node* prev = NULL;
    if (temp != NULL && temp->data == key) {
        *head = temp->next;
        free(temp);
        return;
    }
    while (temp != NULL && temp->data != key) {
        prev = temp;
        temp = temp->next;
    }
    if (temp == NULL) {
        return;
    }
    prev->next = temp->next;
    free(temp);
}
void deleteTail(Node head) {
    if (*head == NULL) {
        return;
    }
    if ((*head)->next == NULL) {
        free(*head);
        *head = NULL;
        return;
    }
    Node* temp = *head;
    while (temp->next->next != NULL) {
        temp = temp->next;
    }
    free(temp->next);
    temp->next = NULL;
}
void traverseLinkedList(Node* head) {
    Node* temp = head;
    while (temp != NULL) {
        printf("%d -> ", temp->data);
        temp = temp->next;
    }
    printf("NULLn");
}
void destroyLinkedList(Node head) {
    Node* current = *head;
    Node* nextNode = NULL;
    while (current != NULL) {
        nextNode = current->next;
        free(current);
        current = nextNode;
    }
    *head = NULL;
}
int main() {
    Node* head = initLinkedList();
    insertAtHead(&head, 1);
    insertAtTail(&head, 2);
    insertAtTail(&head, 3);
    insertAfter(head, 4);
    printf("链表内容: ");
    traverseLinkedList(head);
    deleteNode(&head, 2);
    printf("删除节点2后链表内容: ");
    traverseLinkedList(head);
    deleteHead(&head);
    printf("删除头节点后链表内容: ");
    traverseLinkedList(head);
    deleteTail(&head);
    printf("删除尾节点后链表内容: ");
    traverseLinkedList(head);
    destroyLinkedList(&head);
    printf("销毁链表后链表内容: ");
    traverseLinkedList(head);
    return 0;
}

八、总结

C语言创建线性链表的核心步骤包括定义节点结构、初始化链表、插入节点、删除节点、遍历链表和销毁链表。这些步骤中的每一个都可以根据具体需求进行调整和优化。链表是一种灵活的数据结构，适用于需要频繁插入和删除操作的场景。通过上述方法，您可以实现一个功能完善的链表，并根据需要进行扩展和优化。