如何在C语言中实现一个简单的链表？请给出链表节点的定义和链表的基本操作函数。

八股文_C语言面试题 0 84

参考回答

在 C 语言中，链表是一种动态数据结构，包含一系列通过指针链接的元素。每个元素称为节点，节点通常包含数据部分和指向下一个节点的指针。

下面是一个简单的链表实现，包括链表节点的定义和基本操作函数：

链表节点的定义：

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

// 定义链表节点
typedef struct Node {
   int data;           // 存储数据
   struct Node* next;  // 指向下一个节点的指针
} Node;

链表的基本操作：

创建新节点：通过 createNode 函数来创建一个新节点。
插入节点：在链表头部插入一个节点。
打印链表：遍历链表并输出每个节点的值。
删除节点：删除链表头部的节点。

代码实现：

// 创建新节点
Node* createNode(int data) {
   Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node)); // 为新节点分配内存
   if (newNode == NULL) {
       printf("Memory allocation failed!\n");
       return NULL;
   }
   newNode->data = data;
   newNode->next = NULL;
   return newNode;
}

// 在链表头部插入新节点
void insertAtHead(Node** head, int data) {
   Node* newNode = createNode(data);
   if (newNode != NULL) {
       newNode->next = *head;
       *head = 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");
}

// 删除链表头部节点
void deleteAtHead(Node** head) {
   if (*head == NULL) {
       printf("List is already empty.\n");
       return;
   }
   Node* temp = *head;
   *head = (*head)->next;
   free(temp);  // 释放旧头节点的内存
}

// 释放链表的所有节点
void freeList(Node* head) {
   Node* current = head;
   Node* nextNode;
   while (current != NULL) {
       nextNode = current->next;
       free(current);  // 释放当前节点的内存
       current = nextNode;
   }
}

int main() {
   Node* head = NULL;  // 创建一个空链表

   // 在链表头插入元素
   insertAtHead(&head, 10);
   insertAtHead(&head, 20);
   insertAtHead(&head, 30);

   printf("Current list: ");
   printList(head);

   // 删除链表头部元素
   deleteAtHead(&head);

   printf("List after deletion: ");
   printList(head);

   // 释放链表的内存
   freeList(head);
   return 0;
}

详细讲解与拓展

链表节点定义：
- 链表节点通常使用 struct 定义，其中 data 部分存储实际的数据，next 部分是一个指针，用来指向链表中的下一个节点。因为每个节点都需要指向下一个节点，所以通过 struct Node* next 来实现链表结构。
创建新节点：
- createNode 函数通过 malloc 动态分配内存来创建一个新节点，并返回该节点的指针。新节点的 next 指针初始化为 NULL，表示新节点后面没有其他节点。
在链表头部插入新节点：
- insertAtHead 函数将新节点插入到链表的头部。首先，通过调用 createNode 创建一个新节点，并将新节点的 next 指向当前的头节点。然后，将头指针更新为新节点，这样新节点就成为了链表的头部。
打印链表：
- printList 函数通过遍历链表，依次输出每个节点的数据。遍历过程中，使用 current 指针指向当前节点，直到链表结束（current 为 NULL）。
删除链表头部节点：
- deleteAtHead 函数删除链表头部的节点。首先，检查链表是否为空，如果链表为空，直接返回。否则，临时保存当前头节点的指针，并将头指针更新为下一个节点，最后释放掉旧头节点的内存。
释放链表内存：
- freeList 函数用于释放链表的所有节点的内存。在遍历链表时，依次释放每个节点的内存，确保没有内存泄漏。

总结

链表是通过指针连接的元素集合，其中每个元素包含数据和指向下一个节点的指针。
常见的链表操作包括插入节点、删除节点、打印链表以及释放内存。
动态内存管理在链表操作中非常重要，必须小心处理内存的分配和释放，避免内存泄漏。

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