C语言版本：单链表的实现（优化版本）

未优化版本：http://www.cnblogs.com/duwenxing/p/7569376.html

slist.h

 #ifndef __SLIST_H__
 #define __SLIST_H__

 #include<cstdio>
 #include<malloc.h>
 #include<assert.h>
 typedef int ElemType;
 typedef struct Node { //定义单链表中的结点信息
     ElemType data; //结点的数据域
     struct Node *next; //结点的指针域
 }Node,*PNode;
 typedef struct List { //定义单链表的链表信息
     PNode first; //first指向单链表中的第一个结点
     PNode last; //last指向单链表中的最后一个结点
     size_t size; //记录单链表中的结点个数
 }List;

 void InitList(List *list);//初始化单链表
 void push_back(List *list, ElemType x);//在单链表的末尾插入元素
 void push_front(List *list, ElemType x);//在单链表的头部插入元素
 void show_list(List *list);//打印单链表
 void pop_back(List *list);//删除单链表的最后一个元素
 void pop_front(List *list);//删除单链表的第一个元素
 void insert_val(List *list, ElemType val);//将数据元素插入到单链表中（要求此时单链表中的数据元素顺序排列）
 Node* find(List *list, ElemType x);//查找单链表中数据值为x的结点
 int length(List *list);//求单链表的长度
 void delete_val(List *list, ElemType x);//按值删除单链表中的某个数据元素
 void sort(List *list);//对单链表进行排序
 void reverse(List *list);//逆置单链表
 void clear(List *list);//清除单链表
 void destroy(List *list);//摧毁单链表

 //代码优化
34 Node* CreateNode(ElemType x); //创建一个单链表结点
35 Node* begin(List *list); //返回单链表的第一个结点
36 Node* end(List *list); //返回单链表中最后一个结点的下一个结点
37 void insert(List *list, Node *pos, ElemType x); //在单链表的特定位置（pos）插入新的结点

 #endif //__SLIST_H__

slist.cpp

 #include"slist.h"

 void InitList(List *list) {
     list->first = list->last = (Node*)malloc(sizeof(Node)); //头结点
     assert(list->first != NULL);
     list->first->next = NULL;
     list->size = ;
 }

 10 //push_back的优化
 11 void push_back(List *list, ElemType x) {
 12     insert(list, end(list), x);
 13 }

 15 //push_front的优化
 16 void push_front(List *list, ElemType x) {
 17     insert(list, begin(list), x);
 18 }

 void show_list(List *list) {
     //step 1：指针p指向单链表的第一个结点
     Node *p = list->first->next;
     //step 2：循环打印结点的信息
     while (p != NULL) {
         printf("%d->", p->data);
         p = p->next;
     }
     printf("Nul.\n");

 }

 void pop_back(List *list) {
     //step 1：判断单链表是否为空
     if (list->size == ) return;
     //step 2：定义指针p使其指向目标结点的前一个结点
     Node *p = list->first;//从头结点开始
     while (p->next != list->last)
         p = p->next;
     //step 3：删除目标结点
     free(list->last);
     list->last = p;
     list->last->next = NULL;
     //step 4：更新单链表的长度
     list->size--;
 }

 void pop_front(List *list) {
     //step 1：判断单链表是否为空
     if (list->size == ) return;
     //step 2：定义指针p使其指向目标结点的前一个结点
     Node *p = list->first->next;
     //step 3：删除目标结点
     list->first->next = p->next;
     free(p);
     //step 4：判断删除的结点是否是单链表的最后一个结点，若是则更新单链表的尾指针
     if (list->size == )
         list->last = list->first;
     //step 4：更新单链表的长度
     list->size--;
 }

 //insert_val的优化
 void insert_val(List *list, ElemType x) {
     //step 1：创建一个新的结点
 65     Node *s = CreateNode(x);
     //step 2：定义指针p使其指向待插入位置的前一个结点
     Node *p = list->first;//从头结点开始
     while (p->next != NULL && p->next->data < s->data)
         p = p->next;
     //step 3：判断结点的待插入位置是否是表尾，若是则更新单链表的尾指针
     if (p->next == NULL)
         list->last = s;
     //step 4：插入结点
     s->next = p->next;
     p->next = s;
     //step 5：更新单链表长度
     list->size++;
 }

 Node* find(List *list, ElemType x) {
     //step 1：指针p指向单链表的第一个结点
     Node *p = list->first->next;
     //step 2：按照循环顺序查找链表结点
     while (p != NULL && p->data != x)
         p = p->next;
     return p;
 }

 int length(List *list) {
     return list->size;
 }

 void delete_val(List *list, ElemType x) {
     //step 1：判断单链表是否为空
     if (list->size == ) return;
     //step 2：确定结点在单链表中的位置，并判断其是否存在于单链表中
     Node *p = find(list, x);
     if (p == NULL) {
         printf("要删除的数据不存在！\n");
         return;
     }
     //step 3：判断结点位置是否是表尾
     if (p == list->last)//是表尾
         pop_back(list);
     else {//不是表尾
         Node *q = p->next;
         p->data = q->data;
         p->next = q->next;
         free(q);
         list->size--;
     }
 }

 void sort(List *list) {
     //step 1：判断单链表中的结点数是否为0或1
     if (list->size ==  || list->size == ) return;
     //step 2：将单链表中第一个结点之后的链表部分截出，方便重新按顺序插入链表之中
     Node *s = list->first->next; // 指针s指向单链表的第一个节点
     Node *p = s->next;//q指向s后面的结点
     list->last = s;//单链表的尾指针指向单链表的第一个结点
     list->last->next = NULL;//截断链表
     //step 3：将截出的链表中的结点根据其数据域大小重新插入到原来链表中
     while (p != NULL) {
         s = p;
         p = p->next;
         Node *q = list->first;
         while (q->next != NULL && q->next->data < s->data)
             q = q->next;
         if (q->next == NULL)//判断q此时指向的是否是单链表的最后一个结点，若是则更新链表的尾指针
             list->last = s;
         //将结点重新插入链表
         s->next = q->next;
         q->next = s;
     }
 }

 void reverse(List *list) {
     //step 1：判断单链表中的结点数是否为0或1
     if (list->size ==  || list->size == ) return;
     //step 2：将单链表中第一个结点之后的链表部分截出，然后将截出的链表中的结点按头插法重新插入到原链表中
     Node *p = list->first->next;
     Node *q = p->next;
     list->last = p;
     list->last->next = NULL;

     while (q != NULL) {
         p = q;
         q = q->next;
         p->next = list->first->next;
         list->first->next = p;
     }
 }

 void clear(List *list) {
     //step 1：判断单链表是否为空
     if (list->size == ) return;
     //step 2：释放单链表中的每一个结点
     Node *p = list->first->next;
     while (p != NULL) {
         list->first->next = p->next;
         free(p);
         p = list->first->next;
     }
     //step 3：头指针和尾指针重新都指向头结点
     list->last = list->first;
     //step 4：更新链表长度
     list->size = ;
 }

 void destroy(List *list) {
     //step 1：清空单链表
     clear(list);
     //step 2：释放头结点
     free(list->first);
     //step 3：头指针和尾指针都赋值为空
     list->first = list->last = NULL;
 }

 //优化
180 Node* CreateNode(ElemType x) {
181     Node *s = (Node*)malloc(sizeof(Node));
182     assert(s != NULL);
183     s->data = x;
184     s->next = NULL;
185     return s;
186 }
187
188 Node* begin(List *list) {
189     return list->first->next;
190 }
191
192 Node* end(List *list) {
193     return list->last->next;
194 }
195
196 void insert(List *list, Node *pos, ElemType x) {
     //step 1：创建一个新的结点
198     Node *s = CreateNode(x);
     //step 2：确定带插入位置
200     Node *p = list->first;
201     while (p->next != pos)
202         p = p->next;
     //step 3：插入结点
204     s->next = p->next;
205     p->next = s;
     //step 4：判断结点是否插入到链表的表尾，若是则更新单链表的表尾指针
207     if (pos == NULL)
208         list->last = s;
     //step 5：更新单链表长度
210     list->size++;
211 }

main.cpp

 #include"slist.h"

 void main() {
     List mylist;
     InitList(&mylist);

     ElemType item;
     Node *p = NULL;
     int select = ;
     while (select) {
         printf("*******************************************\n");
         printf("*[1]  push_back        [2]  push_front    *\n");
         printf("*[3]  show_list        [4]  pop_back      *\n");
         printf("*[5]  pop_front        [6]  insert_val    *\n");
         printf("*[7]  find             [8]  length        *\n");
         printf("*[9]  delete_val       [10] sort          *\n");
         printf("*[11] reverse          [12] clear         *\n");
         printf("*[13*] destroy         [0] quit_system    *\n");
         printf("*******************************************\n");
         printf("请选择：>>");
         scanf("%d", &select);
         if (select == ) break;
         switch (select) {
         case :
             printf("请输入要插入的数据（-1结束）:>");
             while (scanf("%d", &item), item != -) {
                 push_back(&mylist, item);
             }
             break;
         case :
             printf("请输入要插入的数据（-1结束）:>");
             while (scanf("%d", &item), item != -) {
                 push_front(&mylist, item);
             }
             break;
         case :
             show_list(&mylist);
             break;
         case :
             pop_back(&mylist);
             break;
         case :
             pop_front(&mylist);
             break;
         case :
             printf("请输入要插入的数据:>");
             scanf("%d", &item);
             insert_val(&mylist, item);
             break;
         case :
             printf("请输入要查找的数据:>");
             scanf("%d", &item);
             p = find(&mylist, item);
             if (p == NULL)
                 printf("要查找的数据在单链表中不存在！\n");
             break;
         case :
             printf("单链表的长度为%d\n", length(&mylist));
             break;
         case :
             printf("请输入要删除的值:>");
             scanf("%d", &item);
             delete_val(&mylist, item);
             break;
         case :
             sort(&mylist);
             break;
         case :
             reverse(&mylist);
             break;
         case :
             clear(&mylist);
             break;
             //case 13:
             //destroy(&mylist);
             //break;
         default:
             printf("选择错误,请重新选择！\n");
             break;
         }
     }
     destroy(&mylist); //程序结束，摧毁链表
 }