单向链表操作详解（一）

/*
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作者：rerli
时间：2003-12-05
目的：学习单向链表的创建、删除、
  插入（无序、有序）、输出、
  排序（选择、插入、冒泡）、反序

说明：编译没有任何错误，能生成EXE文件。
  这个程序TC2.0中编译生成的EXE文件，
  在运行输入节点时出现以下错误(TC2.01中没有任何错误)：
  scanf : floating point formats not linked
  Abnormal program termination
  即：struct student中float score字段在输入时，
  它不认float数格式，而改为long score却可以正常运行。
  但是在TC2.01中float score重新编译、链接、运行很正常。
   因此，我认为这是TC2.0在结构类型中的Bug.
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*/

/*
单向链表的图示：
---->[NULL]
head

图1：空链表
     
---->[p1]---->[p2]...---->[pn]---->[NULL]
head   p1->next  p2->next   pn->next

图2：有N个节点的链表
*/

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#define NULL 0
#define LEN sizeof(struct student)

struct student
{
 long num; /*学号*/
 float score; /*分数，其他信息可以继续在下面增加字段*/
 struct student *next; /*指向下一节点的指针*/
};

int n; /*节点总数*/

/*
==========================
 功能：创建节点
 返回：指向链表表头的指针
==========================
*/
struct student *Create()
{
 struct student *head; /*头节点*/
 struct student *p1=NULL; /*p1保存创建的新节点的地址*/
 struct student *p2=NULL; /*p2保存原链表最后一个节点的地址*/

 n = 0; /*创建前链表的节点总数为0：空链表*/
 p1 = (struct student *)malloc(LEN); /*开辟一个新节点*/
 p2 = p1; /*如果节点开辟成功，则p2先把它的指针保存下来以备后用*/

 if (p1 == NULL) /*节点开辟不成功*/
 {
  printf("\nCann't create it, try it again in a moment!\n");
  return NULL;
 }
 else /*节点开辟成功*/
 {
  head = NULL; /*开始head指向NULL*/

  printf("Please input %d node -- num,score: ",n+1);
  scanf("%ld,%f",&(p1->num),&(p1->score)); /*录入数据*/
 }
 
 while(p1->num != 0) /*只要学号不为0，就继续录入下一个节点*/
 {
  n += 1; /*节点总数增加1个*/

  if (n==1) /*如果节点总数是1，则head指向刚创建的节点p1*/
  {
   head = p1;
   /*
   注意：
   此时的p2就是p1,也就是p1->next指向NULL。
   这样写目的是与下面else保持一致。
   */
   p2->next = NULL;
  }
  else
  {
   p2->next = p1; /*指向上次下面刚开辟的节点*/
  }

  p2 = p1; /*把p1的地址给p2保留，然后p1去产生新节点*/
 
  p1 = (struct student *)malloc(LEN);
  printf("Please input %d node -- num,score: ",n+1);
  scanf("%ld,%f",&(p1->num),&(p1->score));
 }
 p2->next = NULL; /*此句就是根据单向链表的最后一个节点要指向NULL*/
 
 free(p1); /*释放p1。用malloc()、calloc()的变量都要free()*/
 p1 = NULL; /*特别不要忘记把释放的变量清空置为NULL,否则就变成"野指针"，即地址不确定的指针。*/
 return head; /*返回创建链表的头指针*/
}

/*
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 功能：输出节点
 返回： void
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*/
void Print(struct student *head)
{
 struct student *p;

 printf("\nNow , These %d records are:\n",n);
 p = head;
 if(head != NULL) /*只要不是空链表，就输出链表中所有节点*/
 {
  printf("head is %o\n", head); /*输出头指针指向的地址*/
  do
  {
   /*
   输出相应的值：当前节点地址、各字段值、当前节点的下一节点地址。
   这样输出便于读者形象看到一个单向链表在计算机中的存储结构，和我们
   设计的图示是一模一样的。  
   */
   printf("%o   %ld   %5.1f   %o\n", p, p->num, p->score, p->next);
   p = p->next; /*移到下一个节点*/
  }
  while (p != NULL);
 }
}

/*
==========================
 功能：删除指定节点
  (此例中是删除指定学号的节点)
 返回：指向链表表头的指针
==========================
*/

/*
单向链表的删除图示：
---->[NULL]
head

图3：空链表

从图3可知，空链表显然不能删除

---->[1]---->[2]...---->[n]---->[NULL]（原链表）
head   1->next  2->next   n->next

---->[2]...---->[n]---->[NULL]（删除后链表）
head   2->next   n->next

图4：有N个节点的链表，删除第一个节点
结合原链表和删除后的链表，就很容易写出相应的代码。操作方法如下：
1、你要明白head就是第1个节点，head->next就是第2个节点；
2、删除后head指向第2个节点，就是让head=head->next,OK这样就行了。

---->[1]---->[2]---->[3]...---->[n]---->[NULL]（原链表）
head   1->next  2->next  3->next   n->next

---->[1]---->[3]...---->[n]---->[NULL]（删除后链表）
head   1->next  3->next   n->next

图5：有N个节点的链表，删除中间一个（这里图示删除第2个）
结合原链表和删除后的链表，就很容易写出相应的代码。操作方法如下：
1、你要明白head就是第1个节点，1->next就是第2个节点，2->next就是第3个节点；
2、删除后2，1指向第3个节点，就是让1->next=2->next。
*/
struct student *Del(struct student *head, long num)
{
 struct student *p1;  /*p1保存当前需要检查的节点的地址*/
 struct student *p2;  /*p2保存当前检查过的节点的地址*/
 
 if (head == NULL) /*是空链表（结合图3理解）*/
 {
  printf("\nList is null!\n");
  return head;
 }

 /*定位要删除的节点*/
 p1 = head;
 while (p1->num != num && p1->next != NULL) /*p1指向的节点不是所要查找的，并且它不是最后一个节点，就继续往下找*/
 {
  p2 = p1; /*保存当前节点的地址*/
  p1 = p1->next; /*后移一个节点*/
 }

 if (num == p1->num) /*找到了。（结合图4、5理解）*/
 {
  if (p1 == head) /*如果要删除的节点是第一个节点*/
  {
   head = p1->next; /*头指针指向第一个节点的后一个节点，也就是第二个节点。这样第一个节点就不在链表中，即删除。*/  
  }
  else /*如果是其它节点，则让原来指向当前节点的指针，指向它的下一个节点，完成删除*/
  {
   p2->next = p1->next;

  }

  free(p1); /*释放当前节点*/
  p1 = NULL;
  printf("\ndelete %ld success!\n",num);
  n -= 1; /*节点总数减1个*/
 }
 else /*没有找到*/
 {
  printf("\n%ld not been found!\n",num);
 }

 return head;
}

/*
==========================
 功能：插入指定节点的后面
  (此例中是指定学号的节点)
 返回：指向链表表头的指针
==========================
*/

/*
单向链表的插入图示：
---->[NULL]（原链表）
head

---->[1]---->[NULL]（插入后的链表）
head   1->next

图7 空链表插入一个节点
结合原链表和插入后的链表，就很容易写出相应的代码。操作方法如下：
1、你要明白空链表head指向NULL就是head=NULL；
2、插入后head指向第1个节点，就是让head=1,1->next=NULL,OK这样就行了。

---->[1]---->[2]---->[3]...---->[n]---->[NULL]（原链表）
head   1->next  2->next  3->next   n->next

---->[1]---->[2]---->[x]---->[3]...---->[n]---->[NULL]（插入后的链表）
head   1->next  2->next  x->next  3->next   n->next

图8：有N个节点的链表，插入一个节点（这里图示插入第2个后面）
结合原链表和插入后的链表，就很容易写出相应的代码。操作方法如下：
1、你要明白原1->next就是节点2，2->next就是节点3；
2、插入后x指向第3个节点,2指向x，就是让x->next=2->next,1->next=x。
*/
struct student *Insert(struct student *head, long num, struct student *node)
{
 struct student *p1;  /*p1保存当前需要检查的节点的地址*/

 if (head == NULL) /*（结合图示7理解）*/
 {
  head = node;
  node->next = NULL;
  n += 1;
  return head;
 }

 p1 = head;
 while (p1->num != num && p1->next != NULL) /*p1指向的节点不是所要查找的，并且它不是最后一个节点，继续往下找*/
 { 
  p1 = p1->next; /*后移一个节点*/
 }
 
 if (num == p1->num) /*找到了（结合图示8理解）*/
 {
  node->next = p1->next; /*显然node的下一节点是原p1的next*/
  p1->next = node; /*插入后，原p1的下一节点就是要插入的node*/
  n += 1; /*节点总数增加1个*/
 }
 else
 {
  printf("\n%ld not been found!\n",num);
 }
 
 return head;
}

/*
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 功能：反序节点
  (链表的头变成链表的尾，链表的尾变成头)
 返回：指向链表表头的指针
==========================
*/

/*
单向链表的反序图示：
---->[1]---->[2]---->[3]...---->[n]---->[NULL]（原链表）
head   1->next  2->next  3->next   n->next

[NULL]<----[1]<----[2]<----[3]<----...[n]<----（反序后的链表）
     1->next  2->next  3->next   n->next  head

图9：有N个节点的链表反序
结合原链表和插入后的链表，就很容易写出相应的代码。操作方法如下：
1、我们需要一个读原链表的指针p2,存反序链表的p1=NULL（刚好最后一个节点的next为NULL）,还有一个临时存储变量p；
2、p2在原链表中读出一个节点，我们就把它放到p1中，p就是用来处理节点放置顺序的问题；
3、比如，现在我们取得一个2,为了我们继续往下取节点，我们必须保存它的next值，由原链表可知p=2->next;
4、然后由反序后的链表可知，反序后2->next要指向1，则2->next=1;
5、好了，现在已经反序一个节点，接着处理下一个节点就需要保存此时的信息：
   p1变成刚刚加入的2，即p1=2;p2要变成它的下一节点，就是上面我们保存的p,即p2=p。
*/
struct student *Reverse(struct student *head)
{
 struct student *p; /*临时存储*/
 struct student *p1; /*存储返回结果*/
 struct student *p2; /*源结果节点一个一个取*/
 
 p1 = NULL; /*开始颠倒时，已颠倒的部分为空*/
 p2 = head; /*p2指向链表的头节点*/
 while (p2 != NULL)
 {
  p = p2->next;
  p2->next = p1;
  p1 = p2;
  p2 = p;
 }
 head = p1;
 return head;
}

/*
以上函数的测试程序：
提示：根据测试函数的不同注释相应的程序段，这也是一种测试方法。
*/
main()
{
 struct student *head;
 struct student *stu;
 long thenumber;

 /* 测试Create()、Print()*/
 head = Create();
 Print(head);
 
 /*测试Del():请编译时去掉注释块*/
 
 /*
 printf("\nWhich one delete: ");
 scanf("%ld",&thenumber);
 head = Del(head,thenumber);
 Print(head);
 */

 /*测试Insert():请编译时去掉注释块*/

 /*
 stu = (struct student *)malloc(LEN);
 printf("\nPlease input insert node -- num,score: ");
 scanf("%ld,%f",&stu->num,&stu->score);
 printf("\nInsert behind num: ");
 scanf("%ld",&thenumber);
 head = Insert(head,thenumber,stu);
 free(stu);
 stu = NULL;
 Print(head);
 */
 
 /*测试Reverse():请编译时去掉注释块*/

 /*
 head = Reverse(head);
 Print(head);
 */
 
 printf("\n");
 system("pause");
}

/*
 下次将接着讲
  排序（选择、插入、冒泡）
  插入（有序）
  希望有兴趣的朋友关注
*/

 

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