C语言细讲——结构体和简单链表

2023-05-16

本博文是该系列的最后一个内容：结构体
作者：小琛
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引言：结构是一些值的集合，这些值称为成员变量，且这些变量可以是不同的类型。单结构体并没有多少内容且不是多难，结构体最大的用处就是链表，本文就简单说说单链表。

结构体的声明

结构体的声明中，常常和"typedef"连用，其作用是：在后续的使用中，若要定义一个结构体，则必须该格式：struct 结构体名变量名。可以明显感觉到这种方式非常麻烦，typedef就简化编写量，给很长的写法起一个别名，后续直接使用该别名定义即可。

typedef struct student
{
	char name[20];
	int age;
	char id[10];
}stu;   //stu可直接作为后续定义语句使用

结构体的成员

结构体内可以添加任何类型的数据，我们熟知的char int long等均可。
这里主要说一下结构体的自引用。
在结构体内部进行“自引用”必须使用指针，这句话非常重要，后续的链表就是使用了自引用

struct Node* next; 正确
Struct Node Node ; 错误

这里其实也不难理解，加入在结构体内定义内容包含自身的结构体，那么逻辑上就会进入死循环，而使用指针就可避免这一点。

结构体成员的初始化

这里使用举例说明，请看下列代码：

#include <stdio.h>
struct point
{
	int x;
	int y;
}; 
struct point1
{
	int num;
	struct point p;     //point1结构体中嵌套point结构体
	struct point1 *p1;  //自引用，使用指针
};
int main()
{
	struct point p1{ 3, 4 };
	struct point1 p2{ 4, {4,5},NULL };
	printf("%d\n", p1.x);
	printf("%d  %d   %d   ", p2.num, p2.p);  //p有两个内容
	return 0;
}

结构体成员的访问

对于结构体的成员，访问有两种方式：“ . ”和“ -> ”
“. ”和变量连用，“->”和指针连用
在以“.”访问时，如果是一个数组，不能直接给值，需要借助strcpy来实现

struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};
void print(struct Stu* ps)
 {
	printf("name = %s   age = %d\n", (*ps).name, (*ps).age);
    //使用结构体指针访问指向对象的成员
	printf("name = %s   age = %d\n", ps->name, ps->age);
}
int main()
{
    struct Stu s = {"zhangsan", 20};
    print(&s);//结构体地址传参
    return 0; 
}

结构体的传参

在结构体作为函数参数中，我们往往使用指针的形式，并不是因为不合法，而是因为：结构体作为函数参数通常使用指针作为参数，因为可以减少栈上开辟内存的数量
函数传参的时候，参数是需要压栈的。如果传递一个结构体对象的时候，结构体过大，参数压栈的的系统开销比较大，所以会导致性能的下降。
结论：结构体传参的时候，要传结构体的地址。

经过了前面对结构体的铺垫，那么接下来我们就来写一个简单的单链表

一个简单链表链表

引言：
我们知道，假如想要对一组相同的数据进行存储，我们可以使用数组。但就数组的性能而言，有它独有的优势也有劣势，优势就在于：使用较简单易懂，而劣势：可操作性低，对于一个数组而言，其大小在初始化的那一刻就已经确定。我们想到，有这样的两种情况：
（1）开辟的空间在后续的使用中不够用
（2）开辟的空间过大，造成资源浪费
因此，链表由此而来，它就能做到随用随开，既不会浪费也不会不够用。

链表的编写思想：利用结构体的特性，在定义的结构体内，成员设置成一个普通数据和一个自引用的指针，其普通数据即用户所存放内容，而指针则位下一个链成员的地址，以此类推，巧妙利用指针串起来所有内容，在最后一个结构体内，自引用指针定义为空即可

我们在VS上创建3个文件：list.c list.h text.c
在看代码前，笔者做了几张图，配合理解，程序中函数笔者均在代码处加以注释，思路较为简单易懂
在这里插入图片描述

list.h文件

#ifndef   _LIST_H__
#define  _LIST_H__

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
/********************
名称：结构体Node
功能：存放数据和下一个链表地址
*********************/
typedef struct Node
{
	int data;
	struct Node *next;
}Node,  *Plist;

void InitList(Plist plist);//初始化函数
void InsertHead(Plist plist, int val); //头插法
void Show(Plist plist);//打印函数
void InsertTail(Plist plist,int val);//尾插法
int GetLength(Plist plist);//得到长度函数
Node *LastKNode(Plist plist, int num);//得到倒数第n个数
#endif

list.c文件

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "list.h"
/********************
函数名称：InitList(Plist plist)
函数功能：初始化一个头节点
入口参数、返回值：一个指针、无
*********************/
void InitList(Plist plist)
{
	if(plist->next == NULL)
	{
		return;
	}
	plist->next = NULL;
}

/********************
函数名称：* GetNode(int val)
函数功能：得到一个节点其中malloc 是用来动态开辟内存的
入口参数、返回值：想存放的数据、下一个链的地址（指针）
*********************/
Node * GetNode(int val)
{
	Node *pGet = (Node *)malloc(sizeof(Node));
	pGet->data = val;
	pGet->next = NULL;
	return pGet;
}

/********************
函数名称：InsertHead(Plist plist, int val)
函数功能：对于链表进行头插入
入口参数、返回值：下一个数据的地址和内容、无
*********************/
void InsertHead(Plist plist, int val)
{
	Node *pGet = GetNode(val);
	pGet->next = plist->next;
	plist->next = pGet;
}

/********************
函数名称：InsertTail(Plist plist,int val)
函数功能：进行尾插
入口参数、返回值：下一个数据的地址和内容、无
*********************/
void InsertTail(Plist plist,int val)
{
	Node *pCur = plist;
	Node *pGet = GetNode(val);
	while(pCur->next != NULL)
	{
		pCur = pCur->next;
	}
	pCur->next = pGet;
}

/********************
函数名称：GetLength(Plist plist)
函数功能：得到链表（数据长度）
入口参数、返回值：
*********************/
int GetLength(Plist plist)
{
	int count = 0;
	Node *pCur = plist->next;
	while(pCur  != NULL)
	{
		count++;
		pCur = pCur->next;
	}
	return count;
}

/********************
函数名称Show(Plist plist)
函数功能：打印数据函数
入口参数、返回值：链表头指针
*********************/
void Show(Plist plist)
{
	Node *pCur = plist->next;

	while(pCur != NULL)
	{
		printf("%d ",pCur->data);
		pCur = pCur->next;
	}
	printf("\n");
}
/********************
函数名称：LastKNode(Plist plist,int num)
函数功能：求倒数第N个节点
入口参数、返回值：头指针，用户输入值
*********************/
Node *LastKNode(Plist plist,int num)   
{
	int i = 2;
	Node *p1 = plist->next;
	Node *p2 = p1->next;
	for (; i < num; i++)
	{
		if (p2->next != NULL)
		{
			p2 = p2->next;
		}
		else
			return NULL;
	}
	while (p2->next != NULL)
	{
		p1 = p1->next;
		p2 = p2->next;
	}
	return p1;
}

text.c文件

#include "list.h"

int main()
{
	Node head;  //使用Node定义一个结构体
	InitList(&head);
	InsertTail(&head,10);   
	InsertTail(&head,20);
	InsertTail(&head,30);
	InsertTail(&head,40);
	InsertTail(&head,50);
	InsertTail(&head,60);   //尾插
	Node *p = LastKNode(&head, 7);
	if (p != NULL)
	{
		printf("%d\n", p->data);
	}
	else
		printf("无此数\n");
	Show(&head);
	printf("%d\n",GetLength(&head));
	return 0;
}

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