前言
链表这个词想必大家都听说过,链表是一种常见而重要的基础数据结构,也是实现复杂数据结构的重要手段。它不按照线性的顺序存储数据,而是由若干个同一结构类型的“结点”依次串联而成的,即每一个结点里保存着下一个结点的地址。链表有很多种不同的类型:单向链表、双向链表以及循环链表。
接下来我们来看看如何创建以及如何遍历单项链表。
创建单项链表
我们知道链表是由多个结点组成,所以要想创建一个链表,首先要创建一个结点。一个结点存储的内容可以分为两部分:数据域,指针域。
数据域:用于存储数据。
指针域:用于存储下一个结点的地址,使链表“连起来”。
因为指针域是指针类型(存储地址),而数据域的类型多种多样,所以我们应该创建一个结构体类型的结点。
代码中的ElementType是存储数据的类型,这里我们以存储整型(int)的数据为例创建结点。
typedef int ElementType;//定义数据类型,可根据需要进行其他类型定义
//链表结点定义
typedef struct ListNode
{
ElementType Data;//数据域,存储数据
struct ListNode* Next;//指针域,存储下一个结点的地址
}Node, *PNode;
创建单向链表时候的步骤大概是这样的:
第一步:用malloc函数创建一个头结点(头结点不包含数据),此时只有一个结点,该节点既是头结点,又是尾结点,于是头指针和尾指针都指向这一个结点,并把该结点的指针域置为空。
第二步:循环创建所需个数的结点。创建新结点时,我们将用户输入的数据存入新结点的数据域,同时将新结点的指针域置为NULL,并将新结点的地址存储在尾结点的指针域,最后让尾指针(PHead)指向新结点,因为此时该结点才是尾结点。然后继续创建新结点,直到循环结束。最后返回头结点指针域指向的第一个结点的地址,即第一个含有数据的结点地址。
PNode CreateList()
{
PNode PHead, PTail;//创建头指针和尾指针
PHead = (PNode)malloc(sizeof(Node));//创建分配一个头结点内存空间
if (PHead == NULL)
{
printf("头节点内存空间开辟失败\n");//malloc函数开辟空间失败
exit(-1);
}
//当只有一个结点时,该节点既是头结点,又是尾结点,于是头指针和尾指针指向一个位置
PTail = PHead;
PTail->Next = NULL;//尾结点的指针域为NULL
int i = 0;
int len = 0;//定义链表的长度
printf("请输入待存放结点个数:>");
scanf("%d", &len);
for (i = 0; i < len; i++)//循环创建len个结点
{
PNode PNew = (PNode)malloc(sizeof(Node));//分配一个新结点
if (PNew == NULL)
{
printf("新结点创建失败\n");//malloc函数开辟空间失败
exit(-1);
}
printf("请输入第%d个数:>", i + 1);
scanf("%d", &(PNew->Data));//将输入的数据存储在新结点的数据域
PNew->Next = NULL;//将新结点的指针域置为NULL
PTail->Next = PNew;//新结点的地址存储在尾结点的指针域
PTail = PNew;//新结点变成新的尾结点,于是尾指针指向该新结点
}
printf("链表创建成功\n");
return PHead->Next;//返回第一个含有数据的结点地址位置
}
注意:我们可以看到代码中,结点申请空间并不是一次性申请的,而是一个一个申请的,所以这些结点在内存中分配的空间并不是连续的,而是随机分配的空间,所以我们不能像访问数组元素一样(访问完一个元素,指针加一,再解引用就能访问到下一个元素)去访问链表的结点。这也体现了结点中存储下一个结点的地址的重要性,因为只有这样才能找到下一个结点。
遍历单项链表
相对于创建单向链表,遍历单项链表显得格外简单。遍历单项链表时,我们只需得到头结点,并从头结点处开始遍历链表即可。若发现头结点处的指针域已经为空(NULL),那只能说明该链表本就为空,就不用遍历了;若头结点处的指针域不为空指针,我们就打印指针域指向的结点的数据域,打印完再打印下一个结点的指针域,如此进行下去,直到遇到空指针(即尾结点)便结束遍历。
void TraverseList(PNode List)
{
PNode P = List;//将第一个含有数据的结点地址赋值给P
printf("遍历链表的值为:>");
if (P == NULL)
{
printf("链表为空\n");
}
while (P != NULL)//P为NULL时,结束打印
{
printf("%d ", P->Data);//打印P指向的结点的数据域
P = P->Next;//将该结点的指针域赋值给P,使P指向下一个结点
}
printf("\n");
}
测试代码正确性
所谓的测试其实就是调用一下已写函数,判断其功能是否如我们预期一样。
int main()
{
PNode List = CreateList();//链表创建好后,用List接收头结点位置
TraverseList(List);//将头结点传入,打印该链表
return 0;
}