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单链表基础操作详解与C语言实现

访客 技术 2026年8月28日 1

单链表是线性表的链式存储结构,通过指针将分散的节点串联起来。本文以带头结点的单链表为例,介绍其核心操作。

节点结构与类型定义

每个节点包含数据域和指针域,指针域存储后继节点的地址。

typedef int DataType;

typedef struct Node {
    DataType data;
    struct Node* next;
} Node, *List;

初始化链表

创建头结点并将其next置空,头结点不存储实际数据,仅作为操作入口。

bool createList(List& head)
{
    head = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    if (head == NULL) return false;
    head->next = NULL;
    return true;
}

获取链表长度

从首元节点开始遍历,累计有效节点数量。

int getLength(List head)
{
    int count = 0;
    Node* cur = head->next;
    while (cur != NULL)
    {
        count++;
        cur = cur->next;
    }
    return count;
}

按位序查找节点

返回第i个节点的指针,若位序非法则返回NULL

Node* findByIndex(List head, int i)
{
    if (i < 1) return NULL;
    Node* cur = head->next;
    int idx = 1;
    while (cur != NULL && idx < i)
    {
        cur = cur->next;
        idx++;
    }
    return cur;
}

按值查找节点

遍历比对数据域,首个匹配项的指针即为所求。

Node* findByValue(List head, DataType val)
{
    Node* cur = head->next;
    while (cur != NULL && cur->data != val)
    {
        cur = cur->next;
    }
    return cur;
}

插入节点

在第i个位置插入新元素,需先定位到第i-1个节点,再修改指针关系。注意:必须先链接后继,再链接前驱,否则会导致断链。

bool insertNode(List head, int i, DataType val)
{
    Node* pre = head;
    int idx = 0;
    while (pre != NULL && idx < i - 1)
    {
        pre = pre->next;
        idx++;
    }
    if (pre == NULL) return false;
    
    Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    newNode->data = val;
    newNode->next = pre->next;
    pre->next = newNode;
    return true;
}

删除节点

删除第i个节点并通过引用参数返回其数据值,释放内存前务必保存前驱与后继的链接关系。

bool removeNode(List head, int i, DataType& val)
{
    Node* pre = head;
    int idx = 0;
    while (pre->next != NULL && idx < i - 1)
    {
        pre = pre->next;
        idx++;
    }
    if (pre->next == NULL) return false;
    
    Node* temp = pre->next;
    val = temp->data;
    pre->next = temp->next;
    free(temp);
    return true;
}

遍历输出

void displayList(List head)
{
    Node* cur = head->next;
    while (cur != NULL)
    {
        printf("%d ", cur->data);
        cur = cur->next;
    }
    printf("\n");
}

完整测试程序

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

typedef int DataType;

typedef struct Node {
    DataType data;
    struct Node* next;
} Node, *List;

bool createList(List& head)
{
    head = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    if (head == NULL) return false;
    head->next = NULL;
    return true;
}

int getLength(List head)
{
    int count = 0;
    Node* cur = head->next;
    while (cur != NULL)
    {
        count++;
        cur = cur->next;
    }
    return count;
}

Node* findByIndex(List head, int i)
{
    if (i < 1) return NULL;
    Node* cur = head->next;
    int idx = 1;
    while (cur != NULL && idx < i)
    {
        cur = cur->next;
        idx++;
    }
    return cur;
}

Node* findByValue(List head, DataType val)
{
    Node* cur = head->next;
    while (cur != NULL && cur->data != val)
    {
        cur = cur->next;
    }
    return cur;
}

bool insertNode(List head, int i, DataType val)
{
    Node* pre = head;
    int idx = 0;
    while (pre != NULL && idx < i - 1)
    {
        pre = pre->next;
        idx++;
    }
    if (pre == NULL) return false;
    
    Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    newNode->data = val;
    newNode->next = pre->next;
    pre->next = newNode;
    return true;
}

bool removeNode(List head, int i, DataType& val)
{
    Node* pre = head;
    int idx = 0;
    while (pre->next != NULL && idx < i - 1)
    {
        pre = pre->next;
        idx++;
    }
    if (pre->next == NULL) return false;
    
    Node* temp = pre->next;
    val = temp->data;
    pre->next = temp->next;
    free(temp);
    return true;
}

void displayList(List head)
{
    Node* cur = head->next;
    while (cur != NULL)
    {
        printf("%d ", cur->data);
        cur = cur->next;
    }
    printf("\n");
}

int main()
{
    List myList;
    DataType removed;
    
    if (!createList(myList))
    {
        printf("内存分配失败\n");
        return 0;
    }
    
    printf("初始长度: %d\n", getLength(myList));
    
    insertNode(myList, 1, 56);
    insertNode(myList, 2, 8);
    insertNode(myList, 3, 3);
    insertNode(myList, 4, 2);
    
    printf("当前链表: ");
    displayList(myList);
    
    Node* found = findByValue(myList, 8);
    if (found) printf("查找到值 8\n");
    else printf("未找到值 8\n");
    
    Node* indexed = findByIndex(myList, 2);
    if (indexed) printf("第2位元素为: %d\n", indexed->data);
    
    if (removeNode(myList, 2, removed))
        printf("删除成功, 值为: %d\n", removed);
    
    printf("最终链表: ");
    displayList(myList);
    
    return 0;
}

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