什么是链表

链表是一种动态数据结构，由一系列节点组成，每个节点包含：

1. 数据 域 - 存储实际数据
2. 指针 域 - 指向下一个节点的地址

链表 vs 数组

基本结构

// 定义链表节点
struct Node {
    int data;           // 数据域
    struct Node* next;  // 指针域，指向下一个节点
};

链表类型

1. 单链表

typedef struct ListNode {
    int val;
    struct ListNode* next;
} ListNode;

2. 双链表

typedef struct DoublyListNode {
    int val;
    struct DoublyListNode* prev;  // 指向前驱
    struct DoublyListNode* next;  // 指向后继
} DoublyListNode;

3. 循环链表

• 尾节点指向头节点
• 可以是单向或双向循环

基本操作示例

创建节点

ListNode* createNode(int value) {
    ListNode* newNode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    newNode->val = value;
    newNode->next = NULL;
    return newNode;
}

插入节点

// 头部插入
void insertAtHead(ListNode** head, int value) {
    ListNode* newNode = createNode(value);
    newNode->next = *head;
    *head = newNode;
}

// 尾部插入
void insertAtTail(ListNode** head, int value) {
    ListNode* newNode = createNode(value);
    if (*head == NULL) {
        *head = newNode;
        return;
    }

    ListNode* temp = *head;
    while (temp->next != NULL) {
        temp = temp->next;
    }
    temp->next = newNode;
}

删除节点

void deleteNode(ListNode** head, int value) {
    if (*head == NULL) return;

    // 如果要删除头节点
    if ((*head)->val == value) {
        ListNode* temp = *head;
        *head = (*head)->next;
        free(temp);
        return;
    }

    // 查找要删除的节点
    ListNode* current = *head;
    while (current->next != NULL && current->next->val != value) {
        current = current->next;
    }

    if (current->next != NULL) {
        ListNode* temp = current->next;
        current->next = current->next->next;
        free(temp);
    }
}

遍历链表

void printList(ListNode* head) {
    ListNode* current = head;
    while (current != NULL) {
        printf("%d -> ", current->val);
        current = current->next;
    }
    printf("NULL\n");
}

完整示例

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

// 定义节点结构
typedef struct Node {
    int data;
    struct Node* next;
} Node;

// 创建新节点
Node* createNode(int data) {
    Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    newNode->data = data;
    newNode->next = NULL;
    return newNode;
}

// 在链表末尾添加节点
void append(Node** head, int data) {
    Node* newNode = createNode(data);

    if (*head == NULL) {
        *head = newNode;
        return;
    }

    Node* temp = *head;
    while (temp->next != NULL) {
        temp = temp->next;
    }
    temp->next = newNode;
}

// 打印链表
void printList(Node* head) {
    Node* current = head;
    while (current != NULL) {
        printf("%d -> ", current->data);
        current = current->next;
    }
    printf("NULL\n");
}

int main() {
    Node* head = NULL;

    // 创建链表: 1->2->3->NULL
    append(&head, 1);
    append(&head, 2);
    append(&head, 3);

    printf("链表内容: ");
    printList(head);

    return 0;
}

应用场景

1. 实现栈、队列、哈希表等数据结构
2. 动态内存管理
3. 文件系统
4. 浏览器历史记录
5. 音乐播放列表

注意事项

1. 注意内存泄漏，及时释放不再使用的节点
2. 操作前检查空指针
3. 双链表需要同时维护前驱和后继指针
4. 循环链表要防止无限循环

链表是C语言中重要的数据结构，理解其原理和操作对于深入学习数据结构和算法很有帮助。