单向链表
单向链表(单链表)是链表的一种，其特点是链表的链接方向是单向的，对链表的访问要通过顺序读取从头部开始;链表是使用指针进行构造的列表;又称为结点列表，因为链表是由一个个结点组装起来的;其中每个结点都有指针成员变量指向列表中的下一个结点;
链表是由结点构成，head指针指向第一个成为表头结点，而终止于最后一个指向NULL的指针。
- 中文名称 单向链表
- 外文名称 One-way LinkedList
- 定义 链表的一种
- 特点 链表的链接方向是单向的
- 目的 学习单向链表
链表的优点
相比较普通的线性结构，链表结构的可以总结一下:
(1)单个结点创建非常方便，普通的线性内存通常在创建的乘请时候就需要设定数据的大小
(2)结点的删除非常方便，不需要像线性结构那样移动剩下的数据
(3)结点的访问方便，可以通过循环或者递归的方法访问到任意数据，但是平均的访问效率低于线性表
语言实例
/*
===============================================
目的:学习单向链表的创建、删除、
插入(无序、有序)、输出、
排序(选择、插入、冒泡)、反序
排序(选择、插入、冒泡)
插入(有序糠设雄牛)
================================================
*/
/*
单向链表的图示:
---->[NULL]
head
图1:空链表
---->[p1]---->[p2]...---->[pn]---->[NULL]
head p1->next p2->next pn->next
图2:有N个结点的链表
*/
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#define NULL 0
#define LEN sizeof(struct student)
struct student
{
long num; /*学号 */
float score; /*分数，其他信息可以继续在下面增加字段 */
struct student *next; /*指向下一结点的指针 */
};
int n; /*结点总数 */
/*
==========================
功能:创建结点
返回重邀估:指向链表表头的指针
==========================
*/
struct student *
Create ()
{
struct student *head; /*头结点 */
struct student *p1 = NULL; /*p1保存创建的新结点的地址 */
struct student *p2 = NULL; /*p2保存原链表最后一个结点的地址 */
n = 0; /*创建前链表的结点总数为0:空链表 */
p1 = (struct student *) malloc (LEN); /*开辟一个新结点 */
p2 = p1; /*如果结点只承悼拒开辟成功，则p2先把它的指针保存下来以备后用 */
if (p1 == NULL) /*结点开辟不成功 */
{
printf ("nCann't create it, try it again in a moment!n");
return NULL;
}
else /*结点开辟成功 */
{
head = NULL; /*开始head指向NULL */
printf ("Please input %d node -- num,score: ", n + 1);
scanf ("%ld,%f", &(p1->num), &(p1->score)); /*录入数据 */
}
while (p1->num != 0) /*只要学号不为0，就继宙重捉续录入下一个结点 */
{
n += 1; /*结点总数增加1个 */
if (n == 1) /*如果结点总数是1，则head指向刚创建的结点p1 */
{
head = p1;
/*
注意:
此时的p2就是p1,也就照匪断是p1->next指向NULL。
这样写目的是与下面else保持一致。
*/
p2->next = NULL;
}
else
{
p2->next = p1; /*指向上次下面刚开辟的结点 */
}
p2 = p1; /*把p1的地址给p2保留，然后p1去产生新结点 */
p1 = (struct student *) malloc (LEN);
printf ("Please input %d node -- num,score: ", n + 1);
scanf ("%ld,%f", &(p1->num), &(p1->score));
}
p2->next = NULL; /*此句就是根据单仔翻糠向链表的最后一个结点要指向NULL */
free (p1); /*释放p1。用malloc()、calloc()的变量都要free() */
p1 = NULL; /*特别不要忘记把释放的变量清空置为NULL,否则就变成"野指针"，即地址不确定的指针。 */
return head; /*返回创建链表的头指针 */
}
/*
===========================
功能:输出结点
返回: void
===========================
*/
void
Print (struct student *head)
{
struct student *p;
printf ("nNow , These %d records are:n", n);
p = head;
if (head != NULL) /*只要不是空链表，就输出链表中所有结点 */
{
printf ("head is %on", head); /*输出头指针指向的地址 */
do
{
/*
输出相应的值:当前结点地址、各字段值、当前结点的下一结点地址。
这样输出便于读者形象看到一个单向链表在计算机中的存储结构，和我们
设计的图示是一模一样的。
*/
printf ("%o %ld %5.1f %on", p, p->num, p->score, p->next);
p = p->next; /*移到下一个结点 */
}
while (p != NULL);
}
}
/*
==========================
功能:删除指定结点
(此例中是删除指定学号的结点)
返回:指向链表表头的指针
==========================
*/
/*
单向链表的删除图示:
---->[NULL]
head
图3:空链表
从图3可知，空链表显然不能删除
---->[1]---->[2]...---->[n]---->[NULL](原链表)
head 1->next 2->next n->next
---->[2]...---->[n]---->[NULL](删除后链表)
head 2->next n->next
图4:有N个结点的链表，删除第一个结点
结合原链表和删除后的链表，就很容易写出相应的代码。操作方法如下:
1、你要明白head就是第1个结点，head->next就是第2个结点;
2、删除后head指向第2个结点，就是让head=head->next,OK这样就行了。
---->[1]---->[2]---->[3]...---->[n]---->[NULL](原链表)
head 1->next 2->next 3->next n->next
---->[1]---->[3]...---->[n]---->[NULL](删除后链表)
head 1->next 3->next n->next
图5:有N个结点的链表，删除中间一个(这里图示删除第2个)
结合原链表和删除后的链表，就很容易写出相应的代码。操作方法如下:
1、你要明白head就是第1个结点，1->next就是第2个结点，2->next就是第3个结点;
2、删除后2，1指向第3个结点，就是让1->next=2->next。
*/
struct student *
Del (struct student *head, long num)
{
struct student *p1; /*p1保存当前需要检查的结点的地址 */
struct student *p2; /*p2保存当前检查过的结点的地址 */
if (head == NULL) /*是空链表(结合图3理解) */
{
printf ("nList is null!n");
return head;
}
/*定位要删除的结点 */
p1 = head;
while (p1->num != num && p1->next != NULL) /*p1指向的结点不是所要查找的，并且它不是最后一个结点，就继续往下找 */
{
p2 = p1; /*保存当前结点的地址 */
p1 = p1->next; /*后移一个结点 */
}
if (num == p1->num) /*找到了。(结合图4、5理解) */
{
if (p1 == head) /*如果要删除的结点是第一个结点 */
{
head = p1->next; /*头指针指向第一个结点的后一个结点，也就是第二个结点。这样第一个结点就不在链表中，即删除。 */
}
else /*如果是其它结点，则让原来指向当前结点的指针，指向它的下一个结点，完成删除 */
{
p2->next = p1->next;
}
free (p1); /*释放当前结点 */
p1 = NULL;
printf ("ndelete %ld success!n", num);
n -= 1; /*结点总数减1个 */
}
else /*没有找到 */
{
printf ("n%ld not been found!n", num);
}
return head;
}
/*
==========================
功能:插入指定结点的后面
(此例中是指定学号的结点)
返回:指向链表表头的指针
==========================
*/
/*
单向链表的插入图示:
---->[NULL](原链表)
head
---->[1]---->[NULL](插入后的链表)
head 1->next
图7 空链表插入一个结点
结合原链表和插入后的链表，就很容易写出相应的代码。操作方法如下:
1、你要明白空链表head指向NULL就是head=NULL;
2、插入后head指向第1个结点，就是让head=1,1->next=NULL,OK这样就行了。
---->[1]---->[2]---->[3]...---->[n]---->[NULL](原链表)
head 1->next 2->next 3->next n->next
---->[1]---->[2]---->[x]---->[3]...---->[n]---->[NULL](插入后的链表)
head 1->next 2->next x->next 3->next n->next
图8:有N个结点的链表，插入一个结点(这里图示插入第2个后面)
结合原链表和插入后的链表，就很容易写出相应的代码。操作方法如下:
1、你要明白原1->next就是结点2，2->next就是结点3;
2、插入后x指向第3个结点,2指向x，就是让x->next=2->next,1->next=x。
*/
struct student *
Insert (struct student *head, long num, struct student *node)
{
struct student *p1; /*p1保存当前需要检查的结点的地址 */
if (head == NULL) /*(结合图示7理解) */
{
head = node;
node->next = NULL;
n += 1;
return head;
}
p1 = head;
while (p1->num != num && p1->next != NULL) /*p1指向的结点不是所要查找的，并且它不是最后一个结点，继续往下找 */
{
p1 = p1->next; /*后移一个结点 */
}
if (num == p1->num) /*找到了(结合图示8理解) */
{
node->next = p1->next; /*显然node的下一结点是原p1的next */
p1->next = node; /*插入后，原p1的下一结点就是要插入的node */
n += 1; /*结点总数增加1个 */
}
else
{
printf ("n%ld not been found!n", num);
}
return head;
}
/*
==========================
功能:反序结点
(链表的头变成链表的尾，链表的尾变成头)
返回:指向链表表头的指针
==========================
*/
/*
单向链表的反序图示:
---->[1]---->[2]---->[3]...---->[n]---->[NULL](原链表)
head 1->next 2->next 3->next n->next
[NULL]<----[1]<----[2]<----[3]<----...[n]<----(反序后的链表)
1->next 2->next 3->next n->next head
图9:有N个结点的链表反序
结合原链表和插入后的链表，就很容易写出相应的代码。操作方法如下:
1、我们需要一个读原链表的指针p2,存反序链表的p1=NULL(刚好最后一个结点的next为NULL),还有一个临时存储变量p;
2、p2在原链表中读出一个结点，我们就把它放到p1中，p就是用来处理结点放置顺序的问题;
3、比如，现在我们取得一个2,为了我们继续往下取结点，我们必须保存它的next值，由原链表可知p=2->next;
4、然后由反序后的链表可知，反序后2->next要指向1，则2->next=1;
5、好了，现在已经反序一个结点，接着处理下一个结点就需要保存此时的信息:
p1变成刚刚加入的2，即p1=2;p2要变成它的下一结点，就是上面我们保存的p,即p2=p。
*/
struct student *
Reverse (struct student *head)
{
struct student *p; /*临时存储 */
struct student *p1; /*存储返回结果 */
struct student *p2; /*源结果结点一个一个取 */
p1 = NULL; /*开始颠倒时，已颠倒的部分为空 */
p2 = head; /*p2指向链表的头结点 */
while (p2 != NULL)
{
p = p2->next;
p2->next = p1;
p1 = p2;
p2 = p;
}
head = p1;
return head;
}
/*
==========================
功能:选择排序(由小到大)
返回:指向链表表头的指针
==========================
*/
/*
选择排序的基本思想就是反复从还未排好序的那些结点中，
选出键值(就是用它排序的字段，我们取学号num为键值)最小的结点，
依次重新组合成一个链表。
我认为写链表这类程序，关键是理解:
head存储的是第一个结点的地址，head->next存储的是第二个结点的地址;
任意一个结点p的地址，只能通过它前一个结点的next来求得。
单向链表的选择排序图示:
---->[1]---->[3]---->[2]...---->[n]---->[NULL](原链表)
head 1->next 3->next 2->next n->next
---->[NULL](空链表)
first
tail
---->[1]---->[2]---->[3]...---->[n]---->[NULL](排序后链表)
first 1->next 2->next 3->next tail->next
图10:有N个结点的链表选择排序
1、先在原链表中找最小的，找到一个后就把它放到另一个空的链表中;
2、空链表中安放第一个进来的结点，产生一个有序链表,并且让它在原链表中分离出来(此时要注意原链表中出来的是第一个结点还是中间其它结点);
3、继续在原链表中找下一个最小的，找到后把它放入有序链表的尾指针的next,然后它变成其尾指针;
*/
struct student *
SelectSort (struct student *head)
{
struct student *first; /*排列后有序链的表头指针 */
struct student *tail; /*排列后有序链的表尾指针 */
struct student *p_min; /*保留键值更小的结点的前驱结点的指针 */
struct student *min; /*存储最小结点 */
struct student *p; /*当前比较的结点 */
first = NULL;
while (head != NULL) /*在链表中找键值最小的结点。 */
{
/*注意:这里for语句就是体现选择排序思想的地方 */
for (p = head, min = head; p->next != NULL; p = p->next) /*循环遍历链表中的结点，找出此时最小的结点。 */
{
if (p->next->num < min->num) /*找到一个比当前min小的结点。 */
{
p_min = p; /*保存找到结点的前驱结点:显然p->next的前驱结点是p。 */
min = p->next; /*保存键值更小的结点。 */
}
}
/*上面for语句结束后，就要做两件事;一是把它放入有序链表中;二是根据相应的条件判断，安排它离开原来的链表。 */
/*第一件事 */
if (first == NULL) /*如果有序链表还是一个空链表 */
{
first = min; /*第一次找到键值最小的结点。 */
tail = min; /*注意:尾指针让它指向最后的一个结点。 */
}
else /*有序链表中已经有结点 */
{
tail->next = min; /*把刚找到的最小结点放到最后，即让尾指针的next指向它。 */
tail = min; /*尾指针也要指向它。 */
}
/*第二件事 */
if (min == head) /*如果找到的最小结点就是第一个结点 */
{
head = head->next; /*显然让head指向原head->next,即第二个结点，就OK */
}
else /*如果不是第一个结点 */
{
p_min->next = min->next; /*前次最小结点的next指向当前min的next,这样就让min离开了原链表。 */
}
}
if (first != NULL) /*循环结束得到有序链表first */
{
tail->next = NULL; /*单向链表的最后一个结点的next应该指向NULL */
}
head = first;
return head;
}
/*
==========================
功能:直接插入排序(由小到大)
返回:指向链表表头的指针
==========================
*/
/*
直接插入排序的基本思想就是假设链表的前面n-1个结点是已经按键值
(就是用它排序的字段，我们取学号num为键值)排好序的，对于结点n在
这个序列中找插入位置，使得n插入后新序列仍然有序。按照这种思想，依次
对链表从头到尾执行一遍，就可以使无序链表变为有序链表。
单向链表的直接插入排序图示:
---->[1]---->[3]---->[2]...---->[n]---->[NULL](原链表)
head 1->next 3->next 2->next n->next
---->[1]---->[NULL](从原链表中取第1个结点作为只有一个结点的有序链表)
head
图11
---->[3]---->[2]...---->[n]---->[NULL](原链表剩下用于直接插入排序的结点)
first 3->next 2->next n->next
图12
---->[1]---->[2]---->[3]...---->[n]---->[NULL](排序后链表)
head 1->next 2->next 3->next n->next
图13:有N个结点的链表直接插入排序
1、先在原链表中以第一个结点为一个有序链表，其余结点为待定结点。
2、从图12链表中取结点，到图11链表中定位插入。
3、上面图示虽说画了两条链表，其实只有一条链表。在排序中，实质只增加了一个用于指向剩下需要排序结点的头指针first罢了。
这一点请读者务必搞清楚，要不然就可能认为它和上面的选择排序法一样了。
*/
struct student *
InsertSort (struct student *head)
{
struct student *firs