【链表】单链表的基本操作详解(C语言)

article/2025/10/7 7:26:06

本文是单链表的C语言实现方法，包括单链表的创建、插入、删除、修改、查找等基本操作。

链表的底层是通过指针将一个个零散的内存块连接起来，链表的每个内存块称为结点。

单链表结点结构体

单链表的结点上存储数据data和下个结点的地址——后继指针next，所以可以定义一个结构体存储这两个元素：

//结点结构体
typedef struct Node
{int data;struct Node* next;
} Node;

创建结点

//创建结点
Node* create_node(int data)
{Node* node = (Node*)malloc(sizeof(Node));//申请内存node->data = data;node->next = NULL;return node;
}

创建单链表

步骤：首先需要创建一个头结点，然后头结点指向一个新结点，新的结点又指向一个新结点，我们可以通过循环来创建一个指定长度的单链表，如下所示：

//创建长度为num的单链表
Node* create_list(int num)
{Node* head = create_node(1);//创建头结点Node* tmp = head;//初始化tmp指针指向头结点,表示头结点for (int i = 2; i <= num; ++i){Node* node = create_node(i);//创建新结点tmp->next = node;//头结点的下一个结点等于新结点tmp = node;//tmp指针指向新结点}return head;
}

获取链表的长度

//链表长度
size_t list_len(Node* head)
{int len = 0;while(head){head = head->next;len++;}return len;
}

插入结点

  • 插入时需要考虑的情况：
    • 1.插入前判断插入的位置是否超出链表的范围
    • 2.插入的位置为0时，也就是插入一个头结点
  • 插入步骤，如下图:
    • 让新结点下一个结点等于当前指针指向的结点的下一个结点
    • 改变当前指针的指向
    • 当前指针指向的结点指向新结点
      在这里插入图片描述
//在链表指定位置插入一个结点 返回头结点
Node* list_insert(Node* head, int index, int data)
{//判断链表是否为空以及插入的位置是否超出链表的范围if(index > list_len(head) || index < 0)return head;else if(index == 0) //插入0位置，即插入一个头结点{Node* node = create_node(data);node->next = head;//新结点的下一个结点等于头结点head = node;//头结点等于新结点}else{Node* tmp = head;for(int i=0; i<index-1; i++){tmp = tmp->next;}Node* node = create_node(data);node->next = tmp->next;tmp->next = node;}return head;
}

删除结点

  • 删除和插入一个结点方法类似，需要考虑以下几点：
    • 1.删除前判断链表是否为空，删除的位置是否超出链表的范围
    • 2.删除的位置为0时，也就是删除一个头结点
    • 3.删除的结点记得释放内存，防止野指针
  • 删除步骤，如下图：
    • 将指针移到删除结点的前一个结点node
    • 通过tmp保存要删除的结点
    • node的下一个结点等于tmp的下一个结点
    • 释放tmp的内存，并将tmp置为空，防止野指针
      在这里插入图片描述
//删除指定位置的一个结点 返回头结点
Node* list_delete(Node* head, int index)
{if(head == NULL || index >= list_len(head) || index < 0)return head;//判断链表是否为空以及插入的位置是否超出链表的范围else if(index == 0){Node* tmp = head;head = tmp->next;//头结点等于头结点的下一个结点free(tmp);//释放删除结点的内存tmp = NULL;}else{Node* node = head;for(int i=0; i<index-1; i++){node = node->next;}Node* tmp = node->next;node->next = tmp->next;free(tmp);//释放删除结点的内存tmp = NULL;}return head;
}

查找链表中指定的数据

  • 参数：链表的头结点 指定的数据
  • 返回值：该数据对应的结点
Node* list_find(Node* head,int data)
{if(head == NULL)return NULL;Node* node = head;while(node){if(node->data == data)return node;//返回该数据对应的结点node = node->next;}return NULL;//链表中不存在该数据，返回NULL
}

修改链表中指定位置结点的值

  • 参数：链表的头结点 指定的位置 新的数据
  • 返回值：该数据对应的结点
bool modify_index(Node* head,int index, int data)
{if(head == NULL || index < 0)return false;Node* node = head;for (int i = 0; i < index; ++i){if (node == NULL)return false;node = node->next;}node->data =  data;return true;
}

修改链表中指定数据的值

  • 参数：链表的头结点 指定的数据 新的数据
  • 返回值：该数据对应的结点
  • 如果链表中有多个数据等于指定的数据，只修改第一个
bool modify_data(Node* head, int data, int val)
{Node* node = list_find(head,data);if(node){node->data = val;return true;}return false;
}

完整代码

链表测试代码请前往：https://github.com/HongKnight/linked-list/tree/master/single_list

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>//结点结构体
typedef struct Node
{int data;struct Node* next;
} Node;//创建结点
Node* create_node(int data)
{Node* node = (Node*)malloc(sizeof(Node));//申请内存node->data = data;node->next = NULL;
}//创建长度为num的链表
Node* create_list(int num)
{Node* head = create_node(1);//创建头结点Node* tmp = head;//初始化tmp指针指向头结点,也表示头结点for (int i = 2; i <= num; ++i){Node* node = create_node(i);//创建新结点tmp->next = node;//头结点的下一个结点等于新结点tmp = node;//tmp指针指向新结点}return head;
}//显示链表的数据
void show_list(Node* head)
{while(head){printf("%d ", head->data);head = head->next;}printf("\n");
}//获取链表长度
size_t list_len(Node* head)
{int len = 0;while(head){head = head->next;len++;}return len;
}//在链表指定位置插入一个结点 返回头结点
Node* list_insert(Node* head, int index, int data)
{//判断链表是否为空以及插入的位置是否超出链表的范围if(head == NULL || index > list_len(head) || index < 0)return NULL;//插入0位置，即插入一个头结点else if(index == 0){Node* node = create_node(data);node->next = head;//新结点的下一个结点等于头结点head = node;//头结点等于新结点}else{Node* tmp = head;for(int i=0; i<index-1; i++){tmp = tmp->next;}Node* node = create_node(data);node->next = tmp->next;tmp->next = node;}return head;
}//删除指定位置的一个结点 返回头结点
Node* list_delete(Node* head, int index)
{if(head == NULL || index >= list_len(head) || index < 0)return NULL;//判断链表是否为空以及插入的位置是否超出链表的范围else if(index == 0){Node* tmp = head;head = tmp->next;//头结点等于第二结点free(tmp);//释放删除结点的内存tmp = NULL;}else{Node* node = head;for(int i=0; i<index-1; i++){node = node->next;}Node* tmp = node->next;node->next = tmp->next;free(tmp);//释放删除结点的内存tmp = NULL;}return head;
}//查找链表中指定的数据
Node* list_find(Node* head,int data)
{if(head == NULL)return NULL;Node* node = head;while(node){if(node->data == data)return node;//返回该数据对应的结点node = node->next;}return NULL;//链表中不存在该数据，返回NULL
}//修改链表中指定位置结点的值
bool modify_index(Node* head,int index, int data)
{if(head == NULL || index < 0)return false;Node* node = head;for (int i = 0; i < index; ++i){if (node == NULL)return false;node = node->next;}node->data =  data;return true;
}//修改链表中指定数据的值
bool modify_data(Node* head, int data, int val)
{Node* node = list_find(head,data);if(node){node->data = val;return true;}return false;
}

更多链表相关代码请前往：https://github.com/HongKnight/linked-list


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