4.9.1鏈表的引入

4.9.1.1、從數組的缺陷說起

• （1）數組由兩個缺陷。一個是數組中所有元素的類型必須一致。數組的元素個數必須事先指定，並且一旦指定後不能更改。
• （2）如何解決數組的2個缺陷：數組的第一個缺陷考結構體解決。結構體允許其中的元素類型不相同，因此解決了數組的第一個缺陷。因此結構體是因為數組不能解決某些問題而被發明出來的
• （3）如何解決數組的第二個缺陷？我們希望數組的大小能夠實時擴展， 比如一開始我們定義了元素個數是10，後來程序運行時覺得不夠因此擴展為20。普通的數組顯然不行，我們可以對數組進行封裝以達到目的，也可以使用一個新的數據結構來解決，這個新的數據結構就是鏈表
• 總結：幾乎可以這樣理解：鏈表就是一個元素個數可以實時變大/變小的數組。

4.9.1.2、大學為什麽要有新校區

• （1）學校初建的時候就類似 變量的定義並初始化，因為旁邊全是荒地，因此學校的大小是由自己定的。但是學校建立了之後，旁邊慢慢的也有了其他的建築（就類似於，這個變量分配後，內存的相鄰的區域又分配了其他變量與這個變量地址相連）這時候你的校園發展感覺不夠用了想要擴展，卻發現鄰居已經住滿了，已經沒法擴展了，這時候學校擴展有兩條思路，第一種是拆遷，第二是搬遷，第三外部擴展
• （2）拆遷基本行不通，不管是顯示生活中還是程序運行中，因為成本太高了。
• （3）搬遷可以行得通。程序中解決數組大小擴展的一個思路就是整體搬遷。具體的思路是：先在空白內存出簡歷一個大的數組，然後把原來的數組中的元素整個復制到新數組的頭部。然後再釋放掉原來數組的內存空間，並且把我們新的數組去替代原來的數組。這種可變數組早C語言中不支持，但是在更高級語言中java c++是支持的。
• （4）外部擴展是做常見的，也是最合理的，他的思路就是化整為0，在原來的不動的情況下，擴展新的分基地。外部擴展在學校的例子中就是新校區。外部擴展在編程中解決數組問題的方案就是鏈表

4.9.1.3、鏈表是什麽樣子的？

• （1）顧名思義，鏈表就是用鎖鏈連接起來的表。

這裏的表只的是一個個節點（一個個校區），節點中有內存可以用愛存儲數據（所以叫表，數據表）。

這裏的鎖鏈指的是鎖鏈各個表的方法，C語言中用來連接2塊表

• （2）鏈表是由若幹個節點組成的（鏈表的各個節點是類似的），節點是由有效數據和指針組成的。有效數據區域用來存儲信息完成任務的，指針區域用於指向鏈表的下一個節點從而構成鏈表。

4.9.1.4、時刻別忘了鏈表是用來幹嘛的

• （1）時刻謹記：鏈表就是用來解決數組的大小不能動態擴展的問題，所以鏈表其實就是當數組用的。直白點：鏈表能完成的任務用鏈表也能完成，用數組能完成的任務用鏈表也能完成。但是靈活性不一樣。
• （2）簡單點：鏈表就是用來存儲數據的。鏈表用來存數據相對於數組來說優點就是靈活性，需要多少個就動態分配多少個，不占用額外的內存。數組的優勢是使用簡單（簡單粗暴）。

4.9.2、單鏈表的實現

4.9.2.1、單鏈表的節點構成

• （1）鏈表是由節點組成的，節點包含了有效數據部分和指針。
• （2）定義的struct node 只是一個結構體，本身並沒有變量生成，也不占內存。結構體定義相當於鏈表節點定義了一個模板，但是還沒有一個節點，將來子啊實際創建李安表示需要一個節點時，用這個模板來復制即可。

4.9.2.2、堆內存的申請和使用

• （1）鏈表的內存要求比較靈活，不能用棧，也不能用data數據段
• （2）使用堆內存來創建一個鏈表節點的步驟：1、申請堆內存，大小為一個節點的大小（檢查申請結果是否正確）。2、清理申請到的堆內存。3、把申請到的堆內存當作一個新節點；4、填充新節點的有效數據和指針區域

4.9.2.3、鏈表的頭指針

• （1）頭指針不是一個節點，而是一個普通指針，只占4字節。頭指針的類型是struct node * 類型的，所以它才能指向鏈表的節點
• （2）一個典型的鏈表的實現就是：頭指針指向鏈表的第一個節點，然後第一個節點中的指針指向下一個節點，然後以此類推，一直到最後一個節點。這樣就構成了一個鏈

4.9.2.4、實戰：構建一個簡單的單鏈表

（1）目標：構建一個鏈表，將一個數據（譬如1,2,3三個數字）存儲在鏈表中。

4.9.3、單鏈表的算法值插入節點

4.9.3.1、繼續上節，訪問鏈表中各個節點的數據

• （1）只能用頭指針，不能用各個字節自己的指針，因為實際當中我們保存鏈表的時候是不會保存各個節點的指針的，只能通過頭指針來訪問鏈表節點
• （2）前一個節點內部的pNext指針能幫助我們找到下一個指節點

4.9.3.2創建節點的代碼封裝成一個函數

• （1）封裝時的關鍵點就是函數的接口（函數參數和返回值）的設計

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

struct node
{
    int data;
    struct node * pNext;
};

struct node * creat_node(int data)
{
    struct node * p = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));
    if(NULL == p)
    {
        printf("malloc error");
        return NULL;
    }
    bzero(p, sizeof(struct node));
    p->data = data;
    p->pNext = NULL;
    return p;
}

int main(void)
{
    struct node * pHeader = NULL;
    pHeader = creat_node(1);
    pHeader->pNext = creat_node(2);
    pHeader->pNext->pNext = creat_node(3);
    printf("pHeadef->data = %d.\n", pHeader->data);
    printf("pHeader->pNext.data = %d.\n", pHeader->pNext->data);
    printf("pHeader->pNext->pNext.data = %d.\n", pHeader->pNext->pNext->data);
    return 0;
}

4.9.3.3、從鏈表頭部插入新節點

4.9.3.4、從鏈表尾部插入新節點

（1）尾部插入鏈表簡單，因為前面已經建立的

struct node
{
    int data;
    struct node * pNext;
};
//創建節點
struct node * creat_node(int data)
{
    struct node * p = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));
    if(NULL == p)
    {
        printf("malloc error");
        return NULL;
    }
    memset(p, 0, sizeof(struct node));        //給申請的堆內存清0
    //bzero(p, sizeof(struct node));
    p->data = data;
    p->pNext = NULL;
    return p;
}
//從尾部插入
int insert_tail(struct node * pHeader, struct node * new)
{
    struct node * p = pHeader;
    if(NULL != p->pNext)
    {
        p = p->pNext;
    }
    p->pNext = new;
}

int main(void)
{
    struct node * pHeader = creat_node(1);
    insert_tail(pHeader, creat_node(2));
    insert_tail(pHeader, creat_node(3));
    printf("pHeader->data = %d.\n", pHeader->data);
    printf("pHeader->pNext->data = %d.\n", pHeader->pNext->data);
    printf("pHeader->pNext->pNext->data = %d.\n", pHeader->pNext->pNext->data);
    return 0;
}

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

struct node
{
    int data;
    struct node * pNext;
};
//創建節點
struct node * creat_node(int data)
{
    struct node * p = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));
    if(NULL == p)
    {
        printf("malloc error");
        return NULL;
    }
    memset(p, 0, sizeof(struct node));        //給申請的堆內存清0
    //bzero(p, sizeof(struct node));
    p->data = data;
    p->pNext = NULL;
    return p;
}
//從尾部插入
int insert_tail(struct node * pHeader, struct node * new)
{
    int cnt = 0;
    struct node * p = pHeader;
    while(NULL != p->pNext)
    {
        p = p->pNext;
        cnt++;
    }
    p->pNext = new;
    pHeader->data = cnt + 1;
}

int main(void)
{
    struct node * pHeader = creat_node(0);
    insert_tail(pHeader, creat_node(1));
    insert_tail(pHeader, creat_node(2));
    insert_tail(pHeader, creat_node(3));
    printf("beader node data = %d.\n", pHeader->data);
    printf("node1 data = %d.\n", pHeader->pNext->data);
    printf("node2 data = %d.\n", pHeader->pNext->pNext->data);
    printf("node3 data = %d.\n", pHeader->pNext->pNext->pNext->data);
    return 0;
}

4.9.4、單鏈表的算法之插入節點續

4.9.4.1、詳解鏈表頭部插入函數

4.9.4.2、什麽是頭節點

（1）問題：因為我們在insert_tail中直接默認了頭指針指向的有一個節點，因此如果程序中定義了頭指針後就直接insert_tail後會出現段錯誤。我們不得不在定義頭指針之後先creat_node後創建一個新節點給頭指針初始化，否則不能避免這個錯誤，但是這樣解決讓程序看起來邏輯有點不太順，看起來第一個節點和其他的節點有點不同，顯得有些另類。

（2）鏈表還有另外一種用法，就是把頭指針指向的第一個節點當作頭結點使用。頭結點的特點是：第一，他緊跟在頭指針的後面。第二，頭結點的數據部分是空的（有時候不是空的，而是存儲整個鏈表的節點數目 ）。指針部分指向下一個節點也就是第一個節點。

（3）這樣看來頭結點和其他節點確實不太一樣。我們在創建鏈表時添加節點的方法也不同。頭結點在創建頭指針時一並創建並且和頭指針關聯起來，後面的真正的存儲數據的節點用節點添加的函數來完成，譬如insert_node

（4）鏈表有沒有頭結點是不同的，體現在鏈表的插入節點、刪除節點、遍歷節點、解析鏈表的各個算法函數都不太。所以如果一個鏈表設計的時候有頭結點，那麽後面所有的算法都應該這樣來處理。如果設計的時候沒有頭結點，那麽後面所有算法都應該按照沒有頭結點來做，實際編程中，兩種節點都有人用，所以在實際編程中，一應要看別人有沒有使用頭結點。

4.9鏈表&狀態機與多線程