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链表是C语言的魅力：5个你必须知道的链表的类型，格式，用法
从零开始学习C语言的结构体，带你掌握结构体的概念，类型，格式，用法和用途（二）
01
本节重点
C语言链表
链表是一种非常重要的数据结构，它可以动态地分配内存空间，实现高效的数据操作。链表由一系列的节点构成，每个节点包含了数据和一个指向下一个节点的指针。在本文中，我们将介绍链表的概念，链表的类型，链表的格式，链表的用法和用途，以及一个简单的链表的实现和应用的例子。
情景回顾：
之前讲解了关于C语言链表的类型，格式，用法这些基础的知识，接下来我们实战练习一下，根据所学知识去操作C语言链表如何使用。
链表的实现和应用的例子
为了更好地理解链表的概念和用法，我们将给出一个简单的链表的实现和应用的例子。我们将使用C语言编写一个程序，实现一个单向链表，并使用该链表来存储一些学生的信息，如姓名，学号，成绩等。我们将实现以下几个功能：
-创建链表：从键盘输入若干个学生的信息，创建一个链表，每个节点存储一个学生的信息。
-输出链表：将链表中的所有学生的信息输出到屏幕上。
-插入节点：从键盘输入一个学生的信息，将该学生插入到链表中的合适位置，使链表按照学号的升序排列。
-删除节点：从键盘输入一个学号，将链表中对应的学生删除，如果不存在该学号，输出提示信息。
-销毁链表：释放链表中所有节点占用的内存空间，结束程序。
下面是该程序的完整代码，该程序需要在VC6.0的环境下运行：
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>
// 定义学生结构体typedef struct Student { char name[20]; // 姓名 int id; // 学号 int score; // 成绩 struct Student* next; // 指向下一个节点的指针} Student;
// 定义头指针Student* head = NULL;
// 创建链表void createList() { Student* p, * q; // 定义两个临时指针 int n; // 定义输入的学生个数 printf("请输入要创建的学生个数：\n"); scanf("%d", &n); // 输入学生个数 while (n > 0) { // 循环输入学生信息 p = (Student*)malloc(sizeof(Student)); // 为新节点分配内存空间 printf("请输入学生的姓名，学号，成绩：\n"); scanf("%s,%d,%d", p->name, &p->id, &p->score); // 输入学生信息 p->next = NULL; // 将新节点的指针域置为NULL if (head == NULL) { // 如果链表为空，将新节点作为头节点 head = p; } else { // 如果链表不为空，将新节点插入到尾部 q->next = p; } q = p; // 将q指向新节点 n--; // 学生个数减一 }}
// 输出链表void printList() { Student* p; // 定义一个临时指针 p = head; // 将p指向头节点 printf("链表中的学生信息如下：\n"); while (p != NULL) { // 循环输出每个节点的数据 printf("姓名：%s，学号：%d，成绩：%d\n", p->name, p->id, p->score); p = p->next; // 将p指向下一个节点 }}
// 插入节点void insertNode(){ Student* p, * q, * r; // 定义三个临时指针 p = (Student*)malloc(sizeof(Student)); // 为新节点分配内存空间 printf("请输入要插入的学生的姓名，学号，成绩：\n"); scanf("%s,%d,%d", p->name, &p->id, &p->score); // 输入学生信息 q = head; // 将q指向头节点 r = NULL; // 将r置为NULL while (q != NULL && q->id < p->id) { // 循环找到要插入的位置 r = q; // 将r指向q的前一个节点 q = q->next; // 将q指向下一个节点 } if (q == head) { // 如果要插入的位置是头部 p->next = head; // 将新节点的指针域指向头节点 head = p; // 将头指针指向新节点 } else { // 如果要插入的位置是中间或尾部 p->next = q; // 将新节点的指针域指向q r->next = p; // 将r的指针域指向新节点 }}
// 删除节点void deleteNode() { Student* p, * q; // 定义两个临时指针 int id; // 定义要删除的学号 printf("请输入要删除的学生的学号：\n"); scanf("%d", &id); // 输入学号 p = head; // 将p指向头节点 q = NULL; // 将q置为NULL while (p != NULL && p->id != id) { // 循环找到要删除的节点 q = p; // 将q指向p的前一个节点 p = p->next; // 将p指向下一个节点 } if (p == NULL) { // 如果没有找到要删除的节点 printf("没有找到该学号的学生！\n"); } else { // 如果找到了要删除的节点 if (p == head) { // 如果要删除的节点是头节点 head = p->next; // 将头指针指向下一个节点 } else { // 如果要删除的节点是中间或尾部节点 q->next = p->next; // 将q的指针域指向p的下一个节点 } free(p); // 释放p所占用的内存空间 printf("删除成功！\n"); }}
// 销毁链表void destroyList() { Student* p, * q; // 定义两个临时指针 p = head; // 将p指向头节点 while (p != NULL) { // 循环释放每个节点的内存空间 q = p->next; // 将q指向下一个节点 free(p); // 释放p所占用的内存空间 p = q; // 将p指向q } head = NULL; // 将头指针置为NULL printf("链表已销毁！\n");}
// 主函数int main(){ int choice=0; // 定义用户的选择 printf("欢迎使用学生信息管理系统！\n"); printf("请选择要执行的操作：\n"); printf("1.创建链表\n"); printf("2.输出链表\n"); printf("3.插入节点\n"); printf("4.删除节点\n"); printf("5.销毁链表\n"); printf("0.退出程序\n"); scanf("%d", &choice); // 输入用户的选择 while (choice != 0) { // 循环执行用户的选择 switch (choice) { case 1: createList(); // 创建链表 break; case 2: printList(); // 输出链表 break; case 3: insertNode(); // 插入节点 break; case 4: deleteNode(); // 删除节点 break; case 5: destroyList(); // 销毁链表 break; default: printf("无效的选择！\n"); break; } printf("请选择要执行的操作：\n"); printf("1.创建链表\n"); printf("2.输出链表\n"); printf("3.插入节点\n"); printf("4.删除节点\n"); printf("5.销毁链表\n"); printf("0.退出程序\n"); }}
程序测试
执行程序，选择要执行的操作：
链表的用途主要包括以下几个方面：
-实现动态数据结构：链表可以根据数据的增加或减少，动态地分配或释放内存空间，而不需要事先确定数据的大小，这样可以节省内存空间，提高内存利用率，也可以避免数组的缺点，如下标越界，空间浪费等。链表可以作为其他动态数据结构的基础，如栈，队列，树，图等。
-实现高效的数据操作：链表可以实现一些数组难以实现或效率低下的数据操作，如插入，删除，排序等。链表的插入和删除操作只需要改变指针的指向，而不需要移动大量的数据，因此效率很高。链表的排序操作也可以利用指针的特性，实现一些高效的算法，如归并排序，快速排序等。
-实现多项式的表示和运算：链表可以用来表示和运算多项式，多项式是由若干个单项式组成的代数表达式，如f(x) = 3x^2 + 2x +1。链表可以将每个单项式作为一个节点，节点中包含系数和指数两个数据域，然后将节点按照指数的降序连接起来，形成一个多项式链表。多项式链表表可以实现多项式的各种运算，如加法，减法，乘法，除法，求导，求值等。多项式的运算可以通过遍历两个多项式链表，比较和处理每个节点的系数和指数，然后生成一个新的多项式链表来实现。
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