如何在C中实现链表?

时间:2009-06-11 17:12:03

标签: c linked-list

我正在创建linked list,就像之前提出的问题一样。我发现开发链表的最好方法是将头部和尾部放在另一个结构中。我的产品结构将嵌套在这个结构中。我应该将列表传递给添加和删除功能。我发现这个概念令人困惑。

我已经实现了initialize,add和clean_up。但是,我不确定我是否已正确完成。

当我将产品添加到列表中时,我使用calloc声明了一些内存。但我想我不应该为产品声明内存。我对此添加感到困惑。

非常感谢任何建议,

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

#define PRODUCT_NAME_LEN 128

typedef struct product_data 
{
    int product_code;
    char product_name[PRODUCT_NAME_LEN];
    int product_cost;
    struct product_data_t *next;
}product_data_t;

typedef struct list 
{
    product_data_t *head;
    product_data_t *tail;
}list_t;

void add(list_t *list, int code, char name[], int cost); 
void initialize(list_t *list);
void clean_up(list_t *list);

int main(void)
{
    list_t *list = NULL;

    initialize(list);
    add(list, 10, "Dell Inspiron", 1500);
    clean_up(list);

    getchar();

    return 0;
}

void add(list_t *list, int code, char name[], int cost)
{
    // Allocate memory for the new product
    list = calloc(1, sizeof(list_t));
    if(!list)
    {
        fprintf(stderr, "Cannot allocated memory");
        exit(1);
    }

    if(list)
    {
        // First item to add to the list
        list->head->product_code = code;
        list->head->product_cost = cost;
        strncpy(list->head->product_name, name, sizeof(list->head->product_name));
        // Terminate the string
        list->head->product_name[127] = '/0';
    } 
}

// Initialize linked list
void initialize(list_t *list)
{
    // Set list node to null
    list = NULL;
    list = NULL;
}

// Release all resources
void clean_up(list_t *list)
{    
    list_t *temp = NULL;

    while(list)
    {
        temp = list->head;
        list->head = list->head->next;
        free(temp);    
    }
    list = NULL;
    list = NULL;
    temp = NULL;
}

==============================编辑================ ============

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

#define PRODUCT_NAME_LEN 64

// typedef struct product_data product_data_t;
typedef struct product_data 
{
    int product_code;
    char product_name[PRODUCT_NAME_LEN];
    int product_cost;
}product_data_t;

typedef struct list
{
    struct list *head;
    struct list *tail;
    struct list *next;
    struct list *current_node;
    product_data_t *data;

}list_t;

void add(list_t *list, int code, char name[], int cost); 

int main(void)
{
    list_t *list = NULL;
    list = initialize(list);
    add(list, 1001, "Dell Inspiron 2.66", 1299);

    add(list, 1002, "Macbook Pro 2.66", 1499);

    clean_up(list);

    getchar();

    return 0;
}

void add(list_t *list, int code, char name[], int cost)
{
    /* Allocate memory for the new product */
    product_data_t *product = (product_data_t*) calloc(1, sizeof(*product));
    if(!product)
    {
        fprintf(stderr, "Cannot allocate memory.");
        exit(1);
    }

    /* This is the first item in the list */
    product->product_code = code;
    product->product_cost = cost;
    strncpy(product->product_name, name, sizeof(product->product_name));
    product->product_name[PRODUCT_NAME_LEN - 1] = '\0';

    if(!list->head)
    {
        /* Assign the address of the product. */
        list = (list_t*) product;   
        /* Set the head and tail to this product */
        list->head = (list_t*) product;
        list->tail = (list_t*) product;
    }
    else
    {
        /* Append to the tail of the list. */
        list->tail->next = (list_t*) product;
        list->tail = (list_t*) product;
    }

    /* Assign the address of the product to the data on the list. */
    list->data = (list_t*) product;
}

13 个答案:

答案 0 :(得分:6)

可以说,您希望列表数据结构位于其存储的数据的外部。

说你有:

struct Whatever
{
   int x_;
}

然后你的列表结构如下所示:

struct Whatever_Node
{
   Whatever_Node* next_
   Whatever* data_
}

Ryan Oberoi同样评论,但没有例子。

答案 1 :(得分:4)

在您的情况下,头部和尾部可以简单地指向链接列表的开头和结尾。使用单链表,只需要头部。在最基本的情况下,可以通过仅使用如下结构来创建链接列表:

typedef struct listnode
{
   //some data
   struct listnode *next;
}listnodeT;

listnodeT *list;
listnodeT *current_node;
list = (listnodeT*)malloc(sizeof(listnodeT));
current_node = list;

并且只要list始终指向列表的开头并且最后一个项目下一次设置为NULL,您就可以使用current_node来遍历列表。但有时为了更容易遍历列表并存储关于列表的任何其他数据,使用头尾令牌,并将其包装到自己的结构中,就像您所做的那样。那么你的添加和初始化函数就像(减去错误检测)

    // Initialize linked list
void initialize(list_t *list)
{
    list->head = NULL;
    list->tail = NULL;
}

void add(list_t *list, int code, char name[], int cost)
{
    // set up the new node
    product_data_t *node = (product_data_t*)malloc(sizeof(product_data_t));
    node->code = code;
    node->cost = cost;
    strncpy(node->product_name, name, sizeof(node->product_name));
    node->next = NULL;

    if(list->head == NULL){ // if this is the first node, gotta point head to it
        list->head = node;
        list->tail = node;  // for the first node, head and tail point to the same node
    }else{
        tail->next = node;  // append the node
        tail = node;        // point the tail at the end
    }
}

在这种情况下,由于它是一个单独的链表,尾部只对将项添加到列表中非常有用。要插入项目,您必须从头部开始遍历列表。尾部真正派上用场的地方是双向链表,它允许你从两端开始遍历列表。您可以遍历此列表,如

// return a pointer to element with product code
product_data_t*  seek(list_t *list, int code){
   product_data_t* iter = list->head;
   while(iter != NULL)
       if(iter->code == code)
           return iter;
       iter = iter->next;
   }
   return NULL; // element with code doesn't exist
}

通常,头部和尾部是完全构造的节点,它们本身用作标记来表示列表的开头和结尾。它们本身并不存储数据(更确切地说,它们的数据代表一个标记令牌),它们只是前后的占位符。这样可以更容易地编写一些处理链表的算法,但代价是必须有两个额外的元素。总的来说,链表是灵活的数据结构,有几种实现方式。

哦是的,而且nik是对的,玩链接列表是获得指针和间接性能的好方法。而且它们也是练习递归的好方法!使用链表后,请尝试构建一个树,然后使用递归来遍历树。

答案 2 :(得分:3)

如果您希望更好地了解链接列表的基础知识,请查看以下文档:

http://cslibrary.stanford.edu/103/LinkedListBasics.pdf

答案 3 :(得分:2)

我不是在这里编写代码,但您需要执行以下操作:

  • 创建列表对象,这将在程序长度内保持全局。
  • Malloc产品_ data _ t。
  • 的大小
  • 对于第一个元素(head为NULL),指向malloced'地址。
  • 要添加下一个元素,请移至列表末尾,然后将malloced地址的指针添加到最后一个元素的下一个。 (最后一个元素的下一个元素将始终为NULL,这就是你如何遍历结束。)
  • 暂时忘掉尾巴。

答案 4 :(得分:2)

如果你正在学习C指针理论,这是一个很好的练习。 否则,对于非通用的代码(如在库中),感觉就像是太多间接。

您可能希望执行更多指针练习,并使用在退出时清理的已分配的精确长度字符串,而不是分配静态的128字节字符串。

在学术上,kungfucraig s'结构看起来比你定义的更通用。

答案 5 :(得分:1)

在内存中,您的项目通过列表结构中的指针进行链接

item1 - &gt; item2

为什么不将列表结构作为项目的一部分?

然后分配产品项,列表结构就在其中。

typedef struct product_data 
{
    int product_code;
    char product_name[PRODUCT_NAME_LEN];
    int product_cost;
    struct list_t list; // contains the pointers to other product data in the list
}product_data_t;

答案 6 :(得分:1)

你是list_t结构的calloc'ing空间,只是指向列表头部和尾部的指针,这不是你想要做的。

当您添加到链接列表时,为列表中的实际节点分配空间,这是您的product_data_t结构。

答案 7 :(得分:1)

你正在分配错误的内存块。您不是为每个列表元素分配内存,而是为列表头部和尾部分配。

为简单起见,摆脱头部和尾部的独立结构。使它们成为全局变量(与它们现在相同的范围)并将它们更改为listhead和listtail。这将使代码更具可读性(您不会不必要地通过单独的结构)并且您不会错误地分配错误的结构。

除非您要制作双向链表,否则不需要尾指针。创建链表后,它不是添加的主要元素,但也不是必需的。

答案 8 :(得分:1)

单链表的演示。如果您愿意,请尝试检查循环链接列表双向链接列表

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


typedef struct node {
    int val;
    struct node * next;
} node_t;


// Iterating over a list
void
print_list(node_t *head)
{
    node_t *current = head;

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


// Adding an item to the end of the list
void
push_end(node_t *head, int val)
{
    node_t *current = head;
    while (current->next != NULL)
    {
        current = current->next;
    }

    current->next = malloc(sizeof(node_t));
    current->next->val = val;
    current->next->next = NULL;
}

// Adding an item to the head of the list
void
push_head(node_t **head, int val)
{
    node_t *new_node = NULL;

    new_node = malloc(sizeof(node_t));
    new_node->val = val;
    new_node->next = *head;

    *head = new_node;
}

// Removing the head item of the list
int
pop_head(node_t **head)
{
    int retval = -1;
    node_t *next_node = NULL;

    if (*head == NULL) {
        return -1;
    }

    next_node = (*head)->next;
    retval = (*head)->val;
    free(*head);
    *head = next_node;

    return retval;
}

// Removing the last item of the list
int
pop_last(node_t *head)
{
    int retval = 0;
    node_t *current = NULL;

    if (head->next == NULL) {
        retval = head->val;
        free(head);
        return retval;
    }

    /* get to the second to last node in the list */
    current = head;
    while (current->next->next != NULL) {
        current = current->next;
    }

    /* now current points to the second to last item of the list.
       so let's remove current->next */
    retval = current->next->val;
    free(current->next);
    current->next = NULL;

    return retval;
}

// Removing a specific item
int
remove_by_index(node_t **head, int n)
{
    int i = 0;
    int retval = -1;
    node_t *current = *head;
    node_t *temp_node = NULL;

    if (n == 0) {
        return pop_head(head);
    }

    for (i = 0; i < n - 1; i++) {
        if (current->next == NULL) {
            return -1;
        }
        current = current->next;
    }

    temp_node = current->next;
    retval = temp_node->val;
    current->next = temp_node->next;
    free(temp_node);

    return retval;
}


int
main(int argc, const char *argv[])
{
    int i;
    node_t * testnode;

    for (i = 0; i < argc; i++)
    {
        push_head(&testnode, atoi(argv[i]));
    }

    print_list(testnode);

    return 0;
}

// http://www.learn-c.org/en/Linked_lists
// https://www.geeksforgeeks.org/data-structures/linked-list/

答案 9 :(得分:1)

链接列表实现的灵感来自Linux内核中使用的实现:

// for 'offsetof', see: https://stackoverflow.com/q/6433339/5447906.
#include <stddef.h>

// See: https://stackoverflow.com/q/10269685/5447906.
#define CONTAINER_OF(ptr, type, member) \
    ( (type *) ((char *)(ptr) - offsetof(type, member)) )

// The macro can't be used for list head.
#define LIST_DATA(ptr, type, member) \
    CONTAINER_OF(ptr, type, member);

// The struct is used for both: list head and list nodes.
typedef struct list_node
{
    struct list_node *prev, *next;
}
list_node;

// List heads must be initialized by this function.
// Using the function for list nodes is not required.
static inline void list_head_init(list_node *node)
{
    node->prev = node->next = node;
}

// The helper function, mustn't be used directly.
static inline void list_add_helper(list_node *prev, list_node *next, list_node *nnew)
{
    next->prev = nnew;
    nnew->next = next;
    nnew->prev = prev;
    prev->next = nnew;
}

// 'node' must be a list head or a part of a list.
// 'nnew' must not be a list head or a part of a list. It may
//   be uninitialized or contain any data (even garbage).
static inline void list_add_after(list_node *node, list_node *nnew)
{
    list_add_helper(node, node->next, nnew);
}

// 'node' must be a list head or a part of a list.
// 'nnew' must not be a list head or a part of a list. It may
//   be uninitialized or contain any data (even garbage).
static inline void list_add_before(list_node *node, list_node *nnew)
{
    list_add_helper(node->prev, node, nnew);
}

// 'node' must be part of a list.
static inline list_node *list_del(list_node *node)
{
    node->prev->next = node->next;
    node->next->prev = node->prev;
    return node->prev;
}

使用示例:

#include <stdio.h>

// The struct must contain 'list_node' to be able to be inserted to a list
typedef struct
{
    int       data;
    list_node node;
}
my_struct;

// Convert 'list_node *' to 'my_struct*' that contains this 'list_node'
static inline my_struct* get_my_struct(list_node *node_ptr)
{
    return LIST_DATA(node_ptr, my_struct, node);
}

void print_my_list(list_node *head)
{
    printf("list: {");
    for (list_node *cur = head->next; cur != head; cur = cur->next)
    {
        my_struct *my = get_my_struct(cur);
        printf(" %d", my->data);
    }
    printf(" }\n");
}

// Print 'cmd' and run it. Note: newline is not printed.
#define TRACE(cmd) \
    (printf("%s -> ", #cmd), (cmd))

int main()
{
    // The head of the list and the list itself. It doesn't contain any data.
    list_node head;
    list_head_init(&head);

    // The list's nodes, contain 'int' data in 'data' member of 'my_struct'
    my_struct el1 = {1};
    my_struct el2 = {2};
    my_struct el3 = {3};

    print_my_list(&head); // print initial state of the list (that is an empty list)

    // Run commands and print their result.
    TRACE( list_add_after (&head    , &el1.node) ); print_my_list(&head);
    TRACE( list_add_after (&head    , &el2.node) ); print_my_list(&head);
    TRACE( list_add_before(&el1.node, &el3.node) ); print_my_list(&head);
    TRACE( list_del       (head.prev)            ); print_my_list(&head);
    TRACE( list_add_before(&head    , &el1.node) ); print_my_list(&head);
    TRACE( list_del       (&el3.node)            ); print_my_list(&head);

    return 0;
}

执行上述代码的结果:

list: { }
list_add_after (&head , &el1.node) -> list: { 1 }
list_add_after (&head , &el2.node) -> list: { 2 1 }
list_add_before(&el1.node, &el3.node) -> list: { 2 3 1 }
list_del (head.prev) -> list: { 2 3 }
list_add_before(&head , &el1.node) -> list: { 2 3 1 }
list_del (&el3.node) -> list: { 2 1 }

http://coliru.stacked-crooked.com/a/6e852a996fb42dc2

当然,在现实生活中,您很可能会使用malloc作为列表元素。

答案 10 :(得分:0)

在C语言中,我们需要定义一个Node来存储一个整数数据和一个指向下一个值的指针。

struct Node{
    int data;
    struct Node *next;
};

要添加新节点,我们有一个函数add,它将数据作为int参数。首先,我们创建一个新的Node n。如果程序没有创建n,那么我们打印一条错误消息并返回值-1。如果我们创建n,那么我们将n的数据设置为具有参数的数据,而下一个将包含根,因为它具有堆栈的顶部。之后,我们将根设置为引用新节点n。

答案 11 :(得分:0)

#include <stdio.h>
struct node
 {
  int data;
  struct node* next;
 };

int main()
{

//create pointer node for every new element

struct node* head = NULL;
struct node* second = NULL;
struct node* third = NULL;

//initialize every new pointer with same structure memory

head = malloc(sizeof(struct node));
second = malloc(sizeof(struct node));
third = malloc(sizeof(struct node));

head->data = 18;
head->next = second;

second->data = 20;
second->next = third;


third->data = 31;
third->next = NULL;

//print the linked list just increment by address 

  for (int i = 0; i < 3; ++i)
    {
      printf("%d\n",head->data++);
      return 0;
    }
 }

这是一种了解指针如何与指针一起工作的简单方法。在这里,您需要使用新节点创建指针增量,以便我们可以将其设置为自动节点。

答案 12 :(得分:-1)

去STL路线。声明链接列表应该与数据无关。如果您真的必须自己编写,请查看它在STL或Boost中的实现方式。

你甚至不应该在你的数据结构中保留* next指针。这允许您在各种数据结构中使用您的产品数据结构 - 树,数组和队列。

希望此信息有助于您的设计决策。

编辑:

由于帖子被标记为C,因此您使用遵循基本设计原则的void *指针进行等效实现。例如,请查看:

Documentation | list.c | list.h