链表（一）

前言
数据链表无所不在，尤其是在大型项目中。对于C语言，链表有Linux内核链表及用户自建链表。在处理数据量较大，程序较复杂时，使用链表可使我们的程序更加高效，各节点之间互不影响。
链表种类可分为以下几种：

而对链表的操作，主要有以下几种：
（1）建立链表结构体；
（2）创建头结点（初始化链表）；
（3）创建新节点；
（4）在链表前或链表后插入新节点；
（5）删除某一节点；
（6）移动某一节点；
（7）查找某一节点（或遍历链表）。
链表总的来说，难点不在于以上几种方式。主要是要应用到链表的程序一般都较复杂，节点的信息量一般都很大。目前我所碰到一个较复杂的链表节点是：

typedef struct tag_task_mgr{    IPTASK task_pool[20];    PIPTASK task_free_list;     //空闲任务链表    PIPTASK task_register_list; //注册任务链表    PIPTASK task_execute_list;  //执行任务链表    PIPTASK task_suspend_list;  //挂起任务链表}TASK_MSG_DATA;typedef struct tag_ip_task{    const char *task_name;          //任务名    const char *task_description;   //任务描述符    PIPTASKINTERFACE interface;     //任务入口    uint32_t curstepnumber;         //当前任务执行的步数    struct tag_ip_task *next;       //链表指针}IPTASK,PIPTASK;typedef struct tag_task_interface{    PTASKINIT Inital;       //函数指针    PTASKPROCESS Process;   //函数指针}PIPTASKINTERFACE;

接下来，将根据链表的基本操作进行逐一的解释（以双向链表为例）。

一、链表的基本操作
1. 设计链表节点

typedef struct node{    int data;    ... ...    ... ...    ... ...    struct node *prev;  //链表指针，指向前一个节点    struct node *next;  //链表指针，指向下一个节点}listnode, *plistnode;

2.创建头结点（初始化空链表）
初始化空链表有两种形式，一是带有头结点的链表，另一种是不带头结点的链表。这两者的区别如下：

不带头结点：该类方法是直接使用节点指针指向NULL即可；
带头结点：创建一个头结点指针，该节点是不带数据的，其节点指针执行下一节点即可。
一般而言，我们更倾向于带有头结点的链表，因为这样我们无需判断该链表是否为空，可直接对链表进行操作。
初始化空链表的方法（以带节点的双向链表为例，下同）：

主要是步骤是：
（1）申请堆内存；
（2）初始化链表节点指向。

plistnode init_list(void){    plistnode head = (plistnode)malloc(sizeof(struct node));//创建头节点    if (NULL != head)    {        head->prev = head->next = head;  //初始化头结点指针        return head;    }    else    {        return NULL;    }}

3.创建新节点
创建新节点无外乎跟创建空链表一样，有一个较大的差别就是新节点的节点指针指向的是NULL，而不是自身。
答：这主要是便于我们在使用链表的时候遍历节点，拿到头结点我们就可以直接遍历，而不用再去判断其是否为空，另一方面，是方便我们在遍历链表的时候，能够快速的退出当前链表，避免在此链表内出现死循环。
具体的实现代码如下：

plistnode new_node(int data)   //此处可增加节点的参数{    plistnode new = (plistnode)malloc(sizeof(struct node));    if (NULL != new)   //为啥NULL要在前面呢？？？这是一种防止漏写等号右边的数值的编程经验    {        new->data = data;    //节点参数处理        new->prev = new->next = NULL;    }    return new;}

4.插入节点
对于插入节点来说又有两种方式：一种是节点前插入，另一种是节点后插入。何为前后呢？这是将当前节点插入时所选取参考节点的前后位置而已。
后插入（将新节点插入到当前节点的下一个位置）
假设当前节点为：anchor，新节点为：new下同。
第1步：将新节点的prev指针指向anchor节点：new->prev = anchor;

第2步：将新节点的next指向anchor的next：new->next = anchor->next;

第3步：将当前节点anchor的next执行new：anchor->next = new;

第4步：将当前节点anchor原来的下一个节点的prev指向新节点new：new->next->prev = new;

具体的实现代码如下：

void insert_next(plistnode new, plistnode anchor){    if (NULL == new || NULL == anchor)        return;    new->next = anchor->next;   //第1步    new->prev = anchor;         //第2步    anchor->next = new;         //第3步    new->next->prev = new;      //第4步}

前插入（将新节点new插入到当前节点anchor的前一个位置）

第1步：将新节点的next指针指向anchor节点：new->next = anchor;

第2步：将新节点的prev指向anchor的prev：new->prev = anchor->prev;

第3步：将当前节点anchor的prev执行new：anchor->prev = new;

第4步：将当前节点anchor原来的前一个节点的next指向新节点new：new->prev->next = new;

void insert_prev(plistnode new, plistnode anchor){    if (NULL == new || NULL == anchor)        return;    new->prev = anchor->prev;   //第1步    new->next = anchor;         //第2步    anchor->prev = new;         //第3步    new->prev->next = new;      //第4步}

5.删除节点
删除一个节点的不做很简单，无外乎移动几个指针即可。主要是将其前趋节点的指向其后续节点，其后续节点指向前趋节点。在删除节点是需要注意处理指针的顺序，否则将会导致无法找到相关的节点。
首先：调整带删除节点的前后节点的next和prev指针

其次：将待删除节点的next和prev指针置空

具体的实现代码如下：

void remove_node(plistnode delete){    if (NULL == delete)        return;    delete->prev->next = delete->next;  //第1步    delete->next->prev = delete->prev;  //第2步    delete->prev = NULL;                //第3步    delete->next = NULL;                //第4步}

6.移动节点
移动节点同样有两种形式：一是移动到某节点anchor的后面，二是移动到某节点anchor的前面。
（1）移到节点anchor的后面

具体实现代码：

void move_next(plistnode p, plistnode anchor){    if (NULL == p || NULL == anchor)        return;    remove_node(p);    insert_next(p, anchor);}

（2）移到节点anchor前面

具体实现代码：

void move_prev(plistnode p, plistnode anchor){    if (NULL == p || NULL == anchor)        return;    remove_node(p);    insert_prev(p, anchor);}

 移动某一节点，主要有两步，一是将该节点从链表中提取（删除）出来，然后再将该节点插入到新节点的位置即可。

7.查找节点
查找节点就是对链表进行遍历，从头开始，直到找到所需要的节点或者遍历完整个链表。具体的代码如下：

plistnode find_node(int data, listnode listhead){    if (is_empty(listhead))        return NULL;    plistnode tmp = listhead->next;     //从头结点的下一节点开始遍历    while (listhead != tmp)    {        if (data == tmp->data)          //比较数据，是否为自己想要的节点            return tmp;        tmp = tmp->next;                //继续遍历下面的节点    }    return NULL;}

二、以上所有代码的整体实现代码如下：

#include <stdio.h>#define SIZE 20typedef enum{    err = -1;     ok = 0;};enum {insert, delete, move_p, move_n, quit};typedef struct node{    int data;    struct node *prev;    struct node *next;}listnode, *plistnode;plistnode init_list(void){    plistnode head = (plistnode)malloc(sizeof(struct node));    if (NULL != head)    {        head->prev = head->next = head;        return head;    }    else    {        return NULL;    }}plistnode new_node(int data){    plistnode new = (plistnode)malloc(sizeof(struct node));    if (NULL != new)    {        new->data = data;        new->prev = new->next = NULL;    }    return new;}bool is_empty(plistnode mylist){    return mylist->prev == mylist->next;}void insert_prev(plistnode new, plistnode anchor){    if (NULL == new || NULL == anchor)        return;    new->prev = anchor->prev;   //第1步    new->next = anchor;         //第2步    anchor->prev = new;         //第3步    new->prev->next = new;      //第4步}void insert_next(plistnode new, plistnode anchor){    if (NULL == new || NULL == anchor)        return;    new->next = anchor->next;   //第1步    new->prev = anchor;         //第2步    anchor->next = new;         //第3步    new->next->prev = new;      //第4步}void remove_node(plistnode delete){    if (NULL == delete)        return;    delete->prev->next = delete->next;  //第1步    delete->next->prev = delete->prev;  //第2步    delete->prev = NULL;                //第3步    delete->next = NULL;                //第4步}void move_prev(plistnode p, plistnode anchor){    if (NULL == p || NULL == anchor)        return;    remove_node(p);    insert_prev(p, anchor);}void move_next(plistnode p, plistnode anchor){    if (NULL == p || NULL == anchor)        return;    remove_node(p);    insert_next(p, anchor);}void show_list(plistnode head){    plistnode tmp = head->next;    int flag = 0;    while( mylist != tmp)    {        printf("%s", flag == 0 ? "" : "->");        printf("%d", tmp->data);        tmp = tmp->next;        flag = 1;    }    printf("\n");}int parse(char *buf, int *num){    if (NULL == buf || NULL == num || (!(strcmp(buf, "\n")) ) )        return err;    char *p, delim[] = ",";    p = strtok(buf, delim); //获取数据    num[0] =  atoi(p);      //将数据转化为整型数    if (0 == num[0])        return quit;    if (NULL != p)    {           if ('p' == p[0])    //往前移动节点        {            num[1] = atoi(p + 1);            return move_p;        }        else if ('n' == p[0])        {            num[1] = atoi(p + 1);   //往后移动节点            return move_n;        }        else             return (num[0] > 0 ? insert : delete);    }}plistnode find_node(int data, listnode listhead){    if (is_empty(listhead))        return NULL;    plistnode tmp = listhead->next;     //从头结点的下一节点开始遍历    while (listhead != tmp)    {        if (data == tmp->data)          //比较数据，是否为自己想要的节点            return tmp;        tmp = tmp->next;                //继续遍历下面的节点    }    return NULL;}int main(void){    char buf[SIZE];    int number[2], ret;    plistnode listhead = NULL;    listhead = init_list();    if (NULL == listhead)    {        printf("init list failed\n");        return err;    }    while (1)    {        bzero(buf, SIZE);        bzero(number, 2);        fgets(buf, SIZE, stdin);  //输入一行数据，以回车结束输入        ret = parse(buf, number); //转换所输入的数据        plistnode new, tmp, p1, p2;        switch (ret)        {            case insert:                new = new_node(numbre[0]);                insert_prev(new, listhead);                break;            case delete:                tmp = find_node(-numbre[0], listhead);                remove_node(tmp);                free(tmp);                break;            case move_p:                p1 = find_node(number[0], listhead);                p2 = find_node(numbre[1], listhead);                move_prev(p1, p2);                break;            case move_n:                p1 = find_node(numbre[0], listhead);                p2 = find_node(number[1], listhead);                move_next(p1, p2);                break;            case quit:                exit(0);        }        show_list(listhead);    }    return 0;}