【C】单链表

单链表

声明一个指向自身的结构体

struct Test
{
        int x;
        int y;
        struct Test test;
};

输出结果:

error!

程序报错，因为这样会造成无限的循环。当编译器解析到struct Test test时test是结构体Test的成员，定义test成员需要Test,而结构体Test自身又是不完整的，那么程序就无法定义一个结构体变量，所以会陷入无限的递归。修改方法如下：

struct Test
{
        int x;
        int y;
        struct Test *test;
};

给test加上星号(*)将其变为一个指向Test结构体自身的指针变量

单链表

单链表是最简单的一种链表实现方式，它包含两个域，一个信息域和一个指针域：

信息域用来存放链表节点的内容（相当于数组里的内容）

指针域用来指向下一个和它一模一样的节点

当最后一个节点的指针域指向NULL时，表示单链表就此结束

head：真正的单链表它还需要一个头指针，用于存放指向链表第一个节点的地址

链表中各个元素在内存中不是紧密存放，而是通过指针连接在一起的

对于 Book 结构体来说，要把它变成链表的其中一个元素，我们只需要为其添加一个指向自身的成员即可：

struct Book
{
        char title[128]; //信息域
        char author[40];
        struct Book *next;
};

单链表中插入元素（头插法）

在单链表中插入元素，事实上只需要修改指针的指向即可：

将书籍添加到单链表的代码我们这么可以写：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
struct Book
{
        char title[128]; //信息域
        char author[40];

        struct Book *next;
};
void getInput(struct Book *boos);
void addBook(struct Book **library);
void printLibrary(struct Book *library)
void releaseLibrary(struct Book **library);

void getInput(struct Book *book)
{
    printf("请输入书名 : ");
    scanf("%s",book->title);
    printf("请输入作者 : ");
    scanf("%s",book->author);
}
void addBook(struct Book **library)
//要修改library(即head指针)的值，所以要传入library指针的地址
//即用二级指针**library(指向指针的指针)
{
        struct Book *book, *temp;

        book = (struct Book *)malloc(sizeof(struct Book));
        if (book == NULL)
        {
                printf("内存分配失败！\n");
                exit(1);
        }

        getInput(book);

        if (*library != NULL)
        {
                temp = *library;
                *library = book;
                book->next = temp;
        }
        else
        {
                *library = book;
                book->next = NULL;
        }
}
void printLibrary(struct Book *library)
{
    struct Book *book;
    int count = 1;
    book = library;
    while (book != NULL)
    {
        printf("Book%d: ", count);
        printf("书名 : %s", book->title);
        printf("作者 : %s", book->author);
        book = book->next;
        count++;
    }
}

void releaseLibrary(struct Book **library)
{
    struct Book *temp;
    while (library != NULL)
    {
        temp = *library;
        *library = (*library)->next;
        free(temp);//释放内存
    }
}

int main(void)
{
    struct Book *library = NULL;  //定义头指针，指向一个空的单链表
    addBook(&library);
    return 0;
}

尾插法

头插法，就是将数据插入到单链表的头部位置。相对应的还有另一个种方法：尾插法 —— 将数据插入到单链表的尾部位置

void addBook(struct Book **library)
{
        struct Book *book, *temp;

        book = (struct Book *)malloc(sizeof(struct Book));
        if (book == NULL)
        {
                printf("内存分配失败！\n");
                exit(1);
        }

        getInput(book);

        if (*library != NULL)
        {
            temp = *library;
            //定位单链表尾部位置
            while (temp->next != NULL)
            {
                temp = temp->next;
            }
            temp->next = book;
            //当temp->next == NULL时，插入book节点
            book->next = NULL;
        }
        else
        {
                *library = book;
                book->next = NULL;
        }
}

上面的程序虽然能成功运行，但每插入一次数据都要遍历一次链表，效率不高。

void addBook(struct Book **library)
{
    struct Book *book;
    static struct Book *tail;
    //指针tail用来记录单链表尾部位置
    //因为每调用一次addbook函数指针tail都会初始化
    //为了让指针tail永远记录上一次插入数据后的尾部位置
    //用static将tail转为静态指针变量

    book = (struct Book *)malloc(sizeof(struct Book));
    if (book == NULL)
    {
        printf("内存分配失败！\n");
        exit(1);
    }

    getInput(book);

    if (*library != NULL)
    {
        tail->next = book;
        book->next = NULL;
    }
    else
    {
        *library = book;
        book->next = NULL;
    }

    tail = book;
}

搜索单链表

有时候我们可能会对单链表进行搜索操作，比如输入这个书名或者作者的名字，可以找到相关的节点数据。

struct Book *searchBook(struct Book *library, char *target)
{
        struct Book *book;

        book = library;
        while (book != NULL)
        {
                if (!strcmp(book->title, target) || !strcmp(book->author, target))
                {
                        break;
                }
                book = book->next;
        }

        return book;
}

void printBook(struct Book *book)
{
        printf("书名：%s\n", book->title);
        printf("作者：%s\n", book->author);
}
...
int main(void)
{
        ...
        printf("\n请输入书名或作者：");
        scanf("%s", input);

        book = searchBook(library, input);
        if (book == NULL)
        {
                printf("很抱歉，没能找到！\n");
        }
        else
        {
                do
                {
                        printf("已找到符合条件的书籍...\n");
                        printBook(book);
                } while ((book = searchBook(book->next, input)) != NULL);
        }

        releaseLibrary(&library);

        return 0;
}