嵌入式学习基础-数据结构链表的基本操作

一，链表的简介

      链表是嵌入式开发人员必不可少的一项数据结构，在较为庞大的开发场合被广泛使用。
      我们知道，数组是最基本的数据结构。结构体的出现是为了解决数组内部数据类型单一的问题。而链表的出现是为了解决数组的不可扩展性（只有一开始规定的大小），其主要通过结构体以及指针实现。

       链表节点采用结构体的方式进行定义，下面是其最基础的定义方式，只有一个数据data，*pNext用于指向下一个节点（若为尾节点则指向NULL）。

//链表节点
struct node
{
 int data;
 struct node *pNext;	//用于指向下一个节点
};

      链表的学习相对来说是用于对于C语言的进阶。在学习之前你必须对C语言基础有足够的了解，如函数，结构体，指针，结构体指针，内存组成，库函数的调用有一定的了解。读者可自行选择深入学习。

• 看代码不是一朝一夕之功，对于一些自己没接触过的东西要敢于发挥更多的时间去研究，只有这样你的努力才能真正的发挥到作用。

二，关于链表的操作解析（含代码）

代码的声明先在下面列出，完整main函数在最下面。

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

//链表节点
struct node
{
 int data;
 struct node *pNext;
};
int main(void)
{
 struct node *pHeader = NULL;  //头指针
 pHeader = create_node(0);	//创建头节点，头指针指向头节点

• 注：本链表拥有头节点，用于存储有效链表的个数。

1，创建节点

      制作链表最基础的是学会创建节点，链表需要内存，不过在这里系统不会自动给我们分配，我们必须自己获取。通过使用malloc分配堆内存作为各节点的存放地址（因此在删除节点时必须要记得free（）释放该内存，否则会造成内存泄漏）。

//创建链表，返回值为链表节点类型
struct node * create_node(int data)
{
 struct node *p = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));  //在堆中给指针p分配空间
 if(NULL == p)
 {
  printf("malloc error.\n");
  return NULL;
 }
 memset(p,0,sizeof(struct node)); //清理从堆中分配的内存
 
 p->data = data;
 p->pNext = NULL;
 
 return p;
}

• 注：为保证获取的堆内存干净必须先用memset清理。

2，插入节点

      插入节点主要包括头插和尾插，其操作主要注意的是节点的指向问题。头插时一定要注意先保存第一个有效节点的地址起再指向新节点。

//在链表尾部插入节点；*pH为头指针  *new为要插入的节点
void inster_tail(struct node *pH,struct node *new)
{
 struct node *p=pH;
 while(NULL != p->pNext)  //找到最后一个节点
 {
  p = p->pNext;
 }
 p->pNext = new;
 pH->data += 1;   //头节点（用于保存节点总数）加1
}

//在链表头部插入节点；*pH为头指针  *new为要插入的节点
void inster_head(struct node *pH,struct node *new)
{ 
 new->pNext = pH->pNext;
 pH->pNext = new;
 pH->data += 1;  //头节点（用于保存节点总数）加1
}

3，查找第n个节点数据

      通过该函数可辅助完成很多关于链表的算法问题。

//找到链表中的第n个节点数据，并作为返回值
int find_n_node(struct node *pH,int n)
{
 struct node *p=pH;
 int i=0;
 while(NULL != p->pNext)
 {
  i++;
  p = p->pNext;
  if(i==n)
   return p->data;
 }
 printf("without this node");
 return -1;
}

4，遍历链表

      从头到尾打印链表内数据。

//链表的遍历
void bianli(struct node *pH)
{
 struct node *p=pH;
 printf("---%d---\n",p->data); //头节点，存储着节点数
 while(NULL != p->pNext)
 {
  p = p->pNext;
  printf("%d\n",p->data);
 }
}

5，删除链表

      通过声明一个指针变量指向当前节点的前一个节点，从而达到新链表能够链接的目的。

//删除链表中指定值为data的第一个节点
int delete_node(struct node *pH,int data)
{
 struct node *pPrev = pH; //指向当前节点的前一个节点
 struct node *p = pH->pNext; //当前节点
 
 while(data != p->data && NULL != p->pNext)
 { 
  pPrev = p;
  p = p->pNext;
 }
 if(data == p->data)  //找到为data值的节点
 {
  pPrev->pNext = p->pNext; //将要删除节点相邻的两个节点连接
  free(p);
  pH->data -= 1;  //头节点（用于保存节点总数）减1
  return 0;
 }
 else
 {
  printf("can not find node");
  return -1;
 }
}

6，倒序链表

      涉及到部分的算法知识，本例只做参考，可自行思考别的操作思路。

• 看懂代码终究只是看懂，和自己写或许是两码事，学会用自己不同的思路去解决同一个问题很重要。

//链表逆序
void nixu(struct node *pH)
{
 struct node *p = pH->pNext;
 struct node *pBack;
 //没有有效节点或一个则不操作
 if ((NULL ==p) || (NULL == p->pNext))
  return;
 
 while(NULL != p->pNext)
 {
  pBack = p->pNext;
  //如果是第一个节点则指向NULL（逆序后为最后一个节点）
  if(p == pH->pNext)
  {
   p->pNext=NULL;
  }
  else
  {
   p->pNext=pH->pNext; //当前节点指向头节点指向的节点
  }
  pH->pNext=p; //头节点指向当前节点
  p = pBack;  //指向下一个节点
 }
 inster_head(pH,p); //最后一个使用函数头插实现
 
}

7，主函数

      主函数主要是调用前面的函数，用于对结果的验证。

int main(void)
{
 struct node *pHeader = NULL;  //头指针
 pHeader = create_node(0);
 inster_tail(pHeader,create_node(12)); //尾插12
 inster_tail(pHeader,create_node(123)); //尾插123
 inster_tail(pHeader,create_node(1234)); //尾插1234
 inster_head(pHeader,create_node(1)); //头插1
 printf("%d\n",find_n_node(pHeader,3)); //打印第三个节点
 bianli(pHeader);      //遍历链表
 delete_node(pHeader,1234);   //删除值为1234的节点
 nixu(pHeader);       //逆序
 bianli(pHeader);      //遍历
 
}

执行结果，使用Linux的gcc编译器。

3，结叙

本博客只针对链表的最基本操作而讲解，如有错误欢迎指出。通过这些基础知识再结合一些算法即可完成链表的很多附加操作，在这里就不一一举例。C语言算法篇会在后续陆续发出。
关于链表的排序算法可参考：
https://blog.csdn.net/weixin_44313435/article/details/104388677