单链表的实现【02】：Student-Management-System
一、问题引入
单链表的实现【01】：Student-Management-System 只体现了项目功能实现，未对代码部分做出说明。
故新增随笔进行补充说明代码部分。
重构代码，迭代版本：Student Mangement System(Version 2.0)
二、解决过程
基于单链表实现就离不开链表的几个重要概念：头结点、首元结点、头指针
2-1 链表概念
线性表链式存储结构的特点是：用一组任意的存储单元存储线性表的数据元素（这组存储单元可以是连续的，也可以是不连续的）。
根据链表结点所含指针个数、指针指向和指针连接方式，可将链表分为单链表、循环链表、双向链表、二叉链表、十字链表、邻接表、邻接多重表等
本随笔基于单链表实现，这里重点介绍它。
💡 不带附加结点（即头结点）的单链表
💡 带附加结点（即头结点）的单链表
-
首元结点：指链表中存储第一个数据元素a1的结点
-
头结点：在首元结点之前附设的一个结点，其指针域指向首元结点
-
头指针：指向链表中第一个结点的指针
若链表设有头结点，则头指针所指结点为线性表的头结点；
若链表不设头结点，则头指针所指结点为该线性表的首元结点
💡 链表增加头结点的作用如下：
(1)便于首元结点的处理增加了头结点后，首元结点的地址保存在头结点（即其“前驱” 结点）的指针域中，则对链表的第一个数据元素的操作与其他数据元素相同，无需进行特殊处理。
(2)便于空表和非空表的统一处理当链表不设头结点时，假设L 为单链表的头指针，它应该指向首元结点，则当单链表为长度n 为0 的空表时， L 指针为空（判定空表的条件可记为：L== NULL)。
💡 为了提高程序的可读性，在此对同一结构体指针类型起了两个名称，LinkList 与LNode* , 两者本质上是等价的。通常习惯上用LinkList 定义单链表，强调定义的是某个单链表的头指针；用LNode *定义指向单链表中任意结点的指针变量
2-2 链表实现
- 结构体定义
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
typedef struct
{
char stu_name[10]; // 学生姓名
char stu_sex[10]; // 学生性别
int stu_age; // 学生年龄
int stu_id; // 学生学号
}Student_T;
typedef Student_T ElemType;
typedef struct LNode_T
{
ElemType data; // 结点数据域
struct LNode_T *next; // 结点指针域
}LNode_T, *LinkList_T; //LinkList_T 为指向结构体LNode_T的指针类型
- 单链表的初始化
int list_init(LinkList_T *L)
{
// 构造一个空的单链表
// 生成新结点作为头结点,用头指针*L(即单链表L)指向头结点
*L = (LNode_T *)malloc(sizeof(LNode_T));
if (NULL == *L)
return 1;
memset(*L, 0, sizeof(LNode_T));
(*L)->next = NULL;
return 0;
}
- 单链表的销毁
int list_destory(LinkList_T *L)
{
// 释放所有结点（包括头结点）空间
LNode_T *temp;
while (*L)
{
temp = *L;
*L = (*L)->next;
free(temp);
}
return OK;
}
- 单链表的查找(匹配学号查找结点)
LNode_T * list_locate(LinkList_T L, int stu_id)
{
// p指向首元结点
LNode_T *p = L->next;
LNode_T *q = NULL;
while (p != NULL)
{
if (stu_id == p->data.stu_id)
{
q = p;
break;
}
p = p->next;
}
return q;
}
- 单链表的结点更新
int list_update(LinkList_T L, int stu_id, const char *stu_name)
{
int result = 1;
LNode_T *p_node = list_locate(L, stu_id);
if (NULL != p_node)
{
strcpy(p_node->data.stu_name, stu_name);
result = 0;
}
return result;
}
- 单链表的删除(匹配学号删除结点)
int list_delete(LinkList_T L, int stu_id)
{
// p指向头结点
LNode_T *p;
LNode_T *q;
int is_found = 1;
for (q = NULL, p = L; p != NULL; q = p, p = p->next)
{
if (stu_id == p->data.stu_id)
{
q->next = p->next;
free(p);
is_found = 0;
break;
}
}
return is_found;
}
- 创建单链表（尾插法）
int list_create_r(LinkList_T L, ElemType elem)
{
// r指向头结点
LNode_T *r = L;
while (r->next != NULL)
{
r = r->next;
}
LNode_T *p = (LNode_T *)malloc(sizeof(LNode_T));
p->data = elem;
p->next = NULL;
r->next = p;
return 0;
- 单链表的遍历
int list_traverse(LinkList_T L)
{
// p指向首元结点
LNode_T *p;
printf("stu_id stu_name stu_sex stu_age \n");
printf("========================================\n");
for (p = L->next; p != NULL; p = p->next)
{
printf("%-10d%-10s%-10s%-10d\n", p->data.stu_id, p->data.stu_name,
p->data.stu_sex, p->data.stu_age);
}
printf("\n");
return 0;
}
完整代码实现：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
typedef struct
{
char stu_name[10]; // 学生姓名
char stu_sex[10]; // 学生性别
int stu_age; // 学生年龄
int stu_id; // 学生学号
}Student_T;
typedef Student_T ElemType;
typedef struct LNode_T
{
ElemType data; // 结点数据域
struct LNode_T *next; // 结点指针域
}LNode_T, *LinkList_T; //LinkList_T 为指向结构体LNode_T的指针类型
int list_init(LinkList_T *L)
{
// 构造一个空的单链表
// 生成新结点作为头结点,用头指针*L(即单链表L)指向头结点
*L = (LNode_T *)malloc(sizeof(LNode_T));
if (NULL == *L)
return 1;
memset(*L, 0, sizeof(LNode_T));
(*L)->next = NULL;
return 0;
}
int list_destory(LinkList_T *L)
{
// 释放所有结点（包括头结点）空间
LNode_T *temp = NULL;
while (*L)
{
temp = *L;
*L = (*L)->next;
free(temp);
}
return 0;
}
LNode_T * list_locate(LinkList_T L, int stu_id)
{
// p指向首元结点
LNode_T *p = L->next;
LNode_T *q = NULL;
while (p != NULL)
{
if (stu_id == p->data.stu_id)
{
q = p;
break;
}
p = p->next;
}
return q;
}
int list_update(LinkList_T L, int stu_id, const char *stu_name)
{
int result = 1;
LNode_T *p_node = list_locate(L, stu_id);
if (NULL != p_node)
{
strcpy(p_node->data.stu_name, stu_name);
result = 0;
}
return result;
}
int list_delete(LinkList_T L, int stu_id)
{
// p指向头结点
LNode_T *p;
LNode_T *q;
int is_found = 1;
for (q = NULL, p = L; p != NULL; q = p, p = p->next)
{
if (stu_id == p->data.stu_id)
{
q->next = p->next;
free(p);
is_found = 0;
break;
}
}
return is_found;
}
int list_create_r(LinkList_T L, ElemType elem)
{
// r指向头结点
LNode_T *r = L;
while (r->next != NULL)
{
r = r->next;
}
LNode_T *p = (LNode_T *)malloc(sizeof(LNode_T));
p->data = elem;
p->next = NULL;
r->next = p;
return 0;
}
int list_traverse(LinkList_T L)
{
// p指向首元结点
LNode_T *p;
printf("stu_id stu_name stu_sex stu_age \n");
printf("========================================\n");
for (p = L->next; p != NULL; p = p->next)
{
printf("%-10d%-10s%-10s%-10d\n", p->data.stu_id, p->data.stu_name,
p->data.stu_sex, p->data.stu_age);
}
printf("\n");
return 0;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
int rc = 0;
LinkList_T L;
// 初始化
if (0 != list_init(&L))
{
printf("list_init() failed\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 插入结点数据信息
ElemType elem;
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
memset(&elem, 0, sizeof(ElemType));
sprintf(elem.stu_name, "LiSi_%d", i);
strcpy(elem.stu_sex, "man");
elem.stu_id = i + 1;
elem.stu_age = i + 18;
list_create_r(L, elem);
}
// 遍历打印结点信息
list_traverse(L);
// 查找结点信息
LNode_T *stu_node = list_locate(L, 3);
if (stu_node != NULL)
{
printf("stu_id:3 exist\n");
printf("stu_name:%s stu_sex:%s stu_age:%d\n",
stu_node->data.stu_name, stu_node->data.stu_sex, stu_node->data.stu_age);
}
else
{
printf("stu_id:3 not exist\n");
}
// 删除结点信息
rc = list_delete(L, 3);
if (rc == 0)
{
printf("stu_id:3 delete success\n");
}
list_traverse(L);
// 释放内存
list_destory(&L);
return 0;
}
编译和运行：gcc sigle_list.c
三、反思总结
单链表的实现过程，需要考虑是否附加头结点，有头结点和没有头结点的实现会有所不同
单链表的操作可以独立封装，根据具体的应用场景可以进行二次封装
四、参考引用
数据结构第二版：C语言版 【严蔚敏】 第二章 线性表（链表）
浙公网安备 33010602011771号