C语言版本：单链表的实现（优化版本）

未优化版本：http://www.cnblogs.com/duwenxing/p/7569376.html

slist.h

 1 #ifndef __SLIST_H__
 2 #define __SLIST_H__
 3 
 4 #include<cstdio>
 5 #include<malloc.h>
 6 #include<assert.h>
 7 typedef int ElemType;
 8 typedef struct Node { //定义单链表中的结点信息
 9     ElemType data; //结点的数据域
10     struct Node *next; //结点的指针域
11 }Node,*PNode;
12 typedef struct List { //定义单链表的链表信息
13     PNode first; //first指向单链表中的第一个结点
14     PNode last; //last指向单链表中的最后一个结点
15     size_t size; //记录单链表中的结点个数
16 }List;
17 
18 void InitList(List *list);//初始化单链表
19 void push_back(List *list, ElemType x);//在单链表的末尾插入元素
20 void push_front(List *list, ElemType x);//在单链表的头部插入元素
21 void show_list(List *list);//打印单链表
22 void pop_back(List *list);//删除单链表的最后一个元素
23 void pop_front(List *list);//删除单链表的第一个元素
24 void insert_val(List *list, ElemType val);//将数据元素插入到单链表中（要求此时单链表中的数据元素顺序排列）
25 Node* find(List *list, ElemType x);//查找单链表中数据值为x的结点
26 int length(List *list);//求单链表的长度
27 void delete_val(List *list, ElemType x);//按值删除单链表中的某个数据元素
28 void sort(List *list);//对单链表进行排序
29 void reverse(List *list);//逆置单链表
30 void clear(List *list);//清除单链表
31 void destroy(List *list);//摧毁单链表
32 
33 //代码优化
34 Node* CreateNode(ElemType x); //创建一个单链表结点
35 Node* begin(List *list); //返回单链表的第一个结点
36 Node* end(List *list); //返回单链表中最后一个结点的下一个结点
37 void insert(List *list, Node *pos, ElemType x); //在单链表的特定位置（pos）插入新的结点
38 
39 #endif //__SLIST_H__

slist.cpp

  1 #include"slist.h"
  2 
  3 void InitList(List *list) {
  4     list->first = list->last = (Node*)malloc(sizeof(Node)); //头结点
  5     assert(list->first != NULL);
  6     list->first->next = NULL;
  7     list->size = 0;
  8 }
  9 
 10 //push_back的优化
 11 void push_back(List *list, ElemType x) {
 12     insert(list, end(list), x);
 13 }
 14 
 15 //push_front的优化
 16 void push_front(List *list, ElemType x) {
 17     insert(list, begin(list), x);
 18 }
 19 
 20 void show_list(List *list) {
 21     //step 1：指针p指向单链表的第一个结点
 22     Node *p = list->first->next;
 23     //step 2：循环打印结点的信息
 24     while (p != NULL) {
 25         printf("%d->", p->data);
 26         p = p->next;
 27     }
 28     printf("Nul.
");
 29 
 30 }
 31 
 32 void pop_back(List *list) {
 33     //step 1：判断单链表是否为空
 34     if (list->size == 0) return;
 35     //step 2：定义指针p使其指向目标结点的前一个结点
 36     Node *p = list->first;//从头结点开始
 37     while (p->next != list->last)
 38         p = p->next;
 39     //step 3：删除目标结点
 40     free(list->last);
 41     list->last = p;
 42     list->last->next = NULL;
 43     //step 4：更新单链表的长度
 44     list->size--;
 45 }
 46 
 47 void pop_front(List *list) {
 48     //step 1：判断单链表是否为空
 49     if (list->size == 0) return;
 50     //step 2：定义指针p使其指向目标结点的前一个结点
 51     Node *p = list->first->next;
 52     //step 3：删除目标结点
 53     list->first->next = p->next;
 54     free(p);
 55     //step 4：判断删除的结点是否是单链表的最后一个结点，若是则更新单链表的尾指针
 56     if (list->size == 1)
 57         list->last = list->first;
 58     //step 4：更新单链表的长度
 59     list->size--;
 60 }
 61 
 62 //insert_val的优化
 63 void insert_val(List *list, ElemType x) {
 64     //step 1：创建一个新的结点
 65     Node *s = CreateNode(x);
 66     //step 2：定义指针p使其指向待插入位置的前一个结点
 67     Node *p = list->first;//从头结点开始
 68     while (p->next != NULL && p->next->data < s->data)
 69         p = p->next;
 70     //step 3：判断结点的待插入位置是否是表尾，若是则更新单链表的尾指针
 71     if (p->next == NULL)
 72         list->last = s;
 73     //step 4：插入结点
 74     s->next = p->next;
 75     p->next = s;
 76     //step 5：更新单链表长度
 77     list->size++;
 78 }
 79 
 80 Node* find(List *list, ElemType x) {
 81     //step 1：指针p指向单链表的第一个结点
 82     Node *p = list->first->next;
 83     //step 2：按照循环顺序查找链表结点
 84     while (p != NULL && p->data != x)
 85         p = p->next;
 86     return p;
 87 }
 88 
 89 int length(List *list) {
 90     return list->size;
 91 }
 92 
 93 void delete_val(List *list, ElemType x) {
 94     //step 1：判断单链表是否为空
 95     if (list->size == 0) return;
 96     //step 2：确定结点在单链表中的位置，并判断其是否存在于单链表中
 97     Node *p = find(list, x);
 98     if (p == NULL) {
 99         printf("要删除的数据不存在！
");
100         return;
101     }
102     //step 3：判断结点位置是否是表尾
103     if (p == list->last)//是表尾
104         pop_back(list);
105     else {//不是表尾
106         Node *q = p->next;
107         p->data = q->data;
108         p->next = q->next;
109         free(q);
110         list->size--;
111     }
112 }
113 
114 void sort(List *list) {
115     //step 1：判断单链表中的结点数是否为0或1
116     if (list->size == 0 || list->size == 1) return;
117     //step 2：将单链表中第一个结点之后的链表部分截出，方便重新按顺序插入链表之中
118     Node *s = list->first->next; // 指针s指向单链表的第一个节点
119     Node *p = s->next;//q指向s后面的结点
120     list->last = s;//单链表的尾指针指向单链表的第一个结点
121     list->last->next = NULL;//截断链表
122     //step 3：将截出的链表中的结点根据其数据域大小重新插入到原来链表中
123     while (p != NULL) {
124         s = p;
125         p = p->next;
126         Node *q = list->first;
127         while (q->next != NULL && q->next->data < s->data)
128             q = q->next;
129         if (q->next == NULL)//判断q此时指向的是否是单链表的最后一个结点，若是则更新链表的尾指针
130             list->last = s;
131         //将结点重新插入链表
132         s->next = q->next;
133         q->next = s;
134     }
135 }
136 
137 void reverse(List *list) {
138     //step 1：判断单链表中的结点数是否为0或1
139     if (list->size == 0 || list->size == 1) return;
140     //step 2：将单链表中第一个结点之后的链表部分截出，然后将截出的链表中的结点按头插法重新插入到原链表中
141     Node *p = list->first->next;
142     Node *q = p->next;
143     list->last = p;
144     list->last->next = NULL;
145 
146     while (q != NULL) {
147         p = q;
148         q = q->next;
149         p->next = list->first->next;
150         list->first->next = p;
151     }
152 }
153 
154 void clear(List *list) {
155     //step 1：判断单链表是否为空
156     if (list->size == 0) return;
157     //step 2：释放单链表中的每一个结点
158     Node *p = list->first->next;
159     while (p != NULL) {
160         list->first->next = p->next;
161         free(p);
162         p = list->first->next;
163     }
164     //step 3：头指针和尾指针重新都指向头结点
165     list->last = list->first;
166     //step 4：更新链表长度
167     list->size = 0;
168 }
169 
170 void destroy(List *list) {
171     //step 1：清空单链表
172     clear(list);
173     //step 2：释放头结点
174     free(list->first);
175     //step 3：头指针和尾指针都赋值为空
176     list->first = list->last = NULL;
177 }
178 
179 //优化
180 Node* CreateNode(ElemType x) {
181     Node *s = (Node*)malloc(sizeof(Node));
182     assert(s != NULL);
183     s->data = x;
184     s->next = NULL;
185     return s;
186 }
187 
188 Node* begin(List *list) {
189     return list->first->next;
190 }
191 
192 Node* end(List *list) {
193     return list->last->next;
194 }
195 
196 void insert(List *list, Node *pos, ElemType x) {
197     //step 1：创建一个新的结点
198     Node *s = CreateNode(x);
199     //step 2：确定带插入位置
200     Node *p = list->first;
201     while (p->next != pos)
202         p = p->next;
203     //step 3：插入结点
204     s->next = p->next;
205     p->next = s;
206     //step 4：判断结点是否插入到链表的表尾，若是则更新单链表的表尾指针
207     if (pos == NULL)
208         list->last = s;
209     //step 5：更新单链表长度
210     list->size++;
211 }

main.cpp

 1 #include"slist.h"
 2 
 3 void main() {
 4     List mylist;
 5     InitList(&mylist);
 6 
 7     ElemType item;
 8     Node *p = NULL;
 9     int select = 1;
10     while (select) {
11         printf("*******************************************
");
12         printf("*[1]  push_back        [2]  push_front    *
");
13         printf("*[3]  show_list        [4]  pop_back      *
");
14         printf("*[5]  pop_front        [6]  insert_val    *
");
15         printf("*[7]  find             [8]  length        *
");
16         printf("*[9]  delete_val       [10] sort          *
");
17         printf("*[11] reverse          [12] clear         *
");
18         printf("*[13*] destroy         [0] quit_system    *
");
19         printf("*******************************************
");
20         printf("请选择：>>");
21         scanf("%d", &select);
22         if (select == 0) break;
23         switch (select) {
24         case 1:
25             printf("请输入要插入的数据（-1结束）:>");
26             while (scanf("%d", &item), item != -1) {
27                 push_back(&mylist, item);
28             }
29             break;
30         case 2:
31             printf("请输入要插入的数据（-1结束）:>");
32             while (scanf("%d", &item), item != -1) {
33                 push_front(&mylist, item);
34             }
35             break;
36         case 3:
37             show_list(&mylist);
38             break;
39         case 4:
40             pop_back(&mylist);
41             break;
42         case 5:
43             pop_front(&mylist);
44             break;
45         case 6:
46             printf("请输入要插入的数据:>");
47             scanf("%d", &item);
48             insert_val(&mylist, item);
49             break;
50         case 7:
51             printf("请输入要查找的数据:>");
52             scanf("%d", &item);
53             p = find(&mylist, item);
54             if (p == NULL)
55                 printf("要查找的数据在单链表中不存在！
");
56             break;
57         case 8:
58             printf("单链表的长度为%d
", length(&mylist));
59             break;
60         case 9:
61             printf("请输入要删除的值:>");
62             scanf("%d", &item);
63             delete_val(&mylist, item);
64             break;
65         case 10:
66             sort(&mylist);
67             break;
68         case 11:
69             reverse(&mylist);
70             break;
71         case 12:
72             clear(&mylist);
73             break;
74             //case 13:
75             //destroy(&mylist);
76             //break;
77         default:
78             printf("选择错误,请重新选择！
");
79             break;
80         }
81     }
82     destroy(&mylist); //程序结束，摧毁链表
83 }