单链表创建之--头插法创建带头结点的单链表,超详细

Posted 2023-04-08

参考技术A

单链表常见的创建方法有 头插法 和 尾插法 ，这里记录头插法创建 带头结点的单链表 具体过程：
以C语言为例，
1）首先使用 typedef 关键字定义结点数据类型

4行的 LNode 和 * LinkList 可有可无，有的话后面定义结点变量和指针变量时更方便，不必须在LNode前面加 struct 关键字，可直接这样定义变量,

与上面 typedef 关键字定义的单链表数据类型一样的定义方法：

若用这种方法定义链表结点类型，定义结点变量和指针变量时 必须 在LNode前带上 struct 关键字，即：

这两种定义方法效果是一样的，都是定义了包含 1个整型变量的数据域 和 1个后继指针域 的单链表结点类型

2）通过函数 头插构建链表，并返回 LinkList 类型表头指针变量 L ，
算法基本思想：带有头结点的单链表有两类结点， 头结点 和 元素结点 ，头结点通常不存储数据，用 L 表示，元素结点存储数据，用 s 表示

2.1 定义头结点指针变量 L 和元素结点 s

2.2 定义了头结点之后，内存中尚未分配空间，此时头结点并不真实存在，需使用 malloc 关键字分配存储空间后，并使 L 指针指之，才真正创建了 L 头结点。由于此时仅有头结点，无后继结点，需将其指针域置空

这时设置一个整型变量 x ，通过不断输入其值，来初始化各结点数据域 val ，判断 x =9999时为输入结束条件，先任意输入一个 x ，然后通过 while 循环来判断 x值决定是否进入添加结点过程

添加结点过程算法如下：
1， 初始化一个 s 元素结点，先初始化数据域 var ，然后初始化指针域 next

先初始化数据域 var ，然后初始化指针域 next 头插法是这样插入新结点的，新的结点 s 始终在当前的表中第一个元素结点之前
，也就是 L->next 之前插入，数据输入顺序与最终链表结点顺序是相反的，
所以在创建了一个新的元素结点 s 后，需要将其指针域置为 L->next , 如图

4，若输入的值非9999，则再次进入 while 循环，反复执行上述流程，不断插入元素结点扩大单链表长，这里赘述再添加一个元素结点的过程
又初始化了一个元素结点 s ，状态如图：

按照上述算法，头插法 新的元素结点 s 插入时始终插入在当前表中首个元素结点 F 之前，故需要将其后继指针域置为当前表中首个元素结点 F ，即 s->next = L->next , 记住 L->next 始终指向首个元素结点，结果如图：

元素结点 s 被“半插入”到表中后， F 已经不是绝对意义上的首个元素结点了，此时需要更改头结点 L 的后继指针域，将其后继指针域置为被“半插入”表中的新元素结点 s ，这样，新的元素结点 s 正式被插入表中，表长+1，如图

2.3 上述插入过程的函数完整实现:

4）主函数 main() 流程
需要初始化一个 head 指针变量，来接收 head_Insert() 函数所返回的已创建的链表头结点指针值, 然后将 head 传入 printList() 函数直接调用打印输入单链表数据，由于printList()是从首个结点开始打印，而头结点不存储数据，故传入第一个元素结点

程序最终运行结果如图，可以看到，头插法建立的单链表数据顺序与输入顺序相反：

C实现头插法和尾插法来构建单链表（不带头结点）

       链表的构建事实上也就是不断插入节点的过程。而节点的插入能够分为头插法和尾插法。

头插法就是在头结点后插入该节点，始终把该节点作为第一个节点。尾插法就是在链表的最后一个节点处插入元素，作为最后一个节点。假设想要了解链表的概念和其它链表操作。请參考《数据结构与算法之链表》《C语言实现链表的基本操作》两篇文章。演示样例代码上传至  https://github.com/chenyufeng1991/HeadInsertAndTailInsert 。

//
//  main.c
//  HeadInsertAndTailInsert
//
//  Created by chenyufeng on 16/2/25.
//  Copyright © 2016年 chenyufengweb. All rights reserved.
//

/**
 *  分别使用头插法和尾插法建立单链表
 */

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

typedef int elemType;
//构造节点
typedef struct ListNode{
    int element;
    struct ListNode *next;
}Node;

//初始化链表
void initList(Node *pNode){

    pNode = NULL;
    printf("%s函数运行，头结点初始化完毕\n",__FUNCTION__);
}

//打印链表
void printList(Node *pNode){
    if (pNode == NULL) {
        printf("%s函数运行，链表为空，打印失败\n",__FUNCTION__);
    }else{
        while (pNode != NULL) {
            printf("%d ",pNode->element);
            pNode = pNode->next;
        }
        printf("\n");
    }
}

//头插法
Node *HeadInsert(Node *pNode){

    Node *pInsert;
    pInsert = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    if (pInsert == NULL) {
        printf("%s函数运行。内存分配失败，建立链表失败\n",__FUNCTION__);
        return NULL;
    }

    memset(pInsert, 0, sizeof(Node));
    scanf("%d",&(pInsert->element));
    pInsert->next = NULL;

    if (pInsert->element <= 0) {
        printf("%s函数运行。输入数据有误，建立链表失败\n",__FUNCTION__);
        return NULL;
    }

    while (pInsert->element > 0) {

        if (pNode == NULL) {
            pNode = pInsert;
        }else{
            //注意以下语句的顺序，否则可能造成链断裂
            pInsert->next = pNode;
            pNode = pInsert;
        }

        pInsert = (Node*)malloc(sizeof(Node));
        if (pInsert == NULL) {
            printf("%s函数运行，内存分配失败，建立链表失败\n",__FUNCTION__);
            return NULL;
        }

        memset(pInsert, 0, sizeof(Node));
        scanf("%d",&(pInsert->element));
        pInsert->next = NULL;
    }

    printf("%s函数运行。头插法建立链表成功\n",__FUNCTION__);

    return pNode;
}

//尾插法
Node *TailInsert(Node *pNode){

    Node *pInsert; //要插入的节点
    Node *pMove; //遍历链表的节点
    pInsert = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    if (pInsert == NULL) {
        printf("%s函数运行，内存分配失败，建立链表失败\n",__FUNCTION__);
        return NULL;
    }

    memset(pInsert, 0, sizeof(Node));
    scanf("%d",&(pInsert->element));
    pInsert->next = NULL;

    if (pInsert->element <= 0) {
        printf("%s函数运行。输入数据有误，建立链表失败\n",__FUNCTION__);
        return NULL;
    }

    pMove = pNode;
    while (pInsert->element > 0) {
        if (pNode == NULL) {
            //注意不要忘了改动pMove指针的指向，初始pMove一定要指向头节点
            pNode = pInsert;
            pMove = pNode;
        }else{
            //遍历找到最后一个节点
            while (pMove->next != NULL) {
                pMove = pMove->next;
            }
            pMove->next = pInsert;
        }

        pInsert = (Node*)malloc(sizeof(Node));
        if (pInsert == NULL) {
            printf("%s函数运行。内存分配失败，建立链表失败\n",__FUNCTION__);
            return NULL;
        }

        memset(pInsert, 0, sizeof(Node));
        scanf("%d",&(pInsert->element));
        pInsert->next = NULL;
    }

    printf("%s函数运行，尾插法建立链表成功\n",__FUNCTION__);

    return pNode;
}

int main(int argc, const char * argv[]) {

    Node *pList;

    initList(pList);
    printList(pList);

    //头插法建立链表
    pList = HeadInsert(pList);
    printList(pList);

    //尾插法建立链表
    pList = TailInsert(pList);
    printList(pList);

    return 0;
}