链表是一种采用“链式”存储结构存储的线性表。链表的数据元素所占的存储单元地址可以是连续的，也可以是不连续的，可根据需要临时、动态地申请分配相应的存储空间，数据元素之间的逻辑关系可以用“链”来表达。

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本教程操作环境：windows7系统、Dell G3电脑。

为了克服顺序表存储结构的缺点，充分利用存储空间和提高运行效率，线性表可以采用另一种存储结构——链式存储结构。线性表的链式存储结构简称“链表（link list）”

一、链表概述

链表的数据元素所占的存储单元地址可以是连续的，也可以是不连续的，可根据需要临时、动态地申请分配相应的存储空间，数据元素之间的逻辑关系可以用“链”来表达。

链表的插入和删除不需要移动数据元素，只需要修改链即可实现。

链表分类：

1.按链表内存分配实现的方式分类

①动态链表

②静态链表

2.按链接方式分类

①单链表

②循环链表

③双链表

（它们均为动态链表）

二、单链表的定义

1.定义

为了表示每个数据元素ai与其直接后继数据元素ai+1之间的逻辑关系，对于每个数据元素ai，除了存储本身的信息外，还需要存储一个指示其直接后继的信息（后继的存储位置-地址）。

存储数据元素信息的域称为数据域，存储直接后继位置的域称为指针域，指针域中存储的信息称为指针或链。

这两部分信息组成数据元素ai的存储映像，称为结点。

n个结点链成一个链表，即为线性表（a1,a2,a3,...,an）的链式存储结构，因为链表的每个结点中只包含一个指针域，所以称为单链表。

对于线性表来说，总有个头有个尾，链表也不例外。链表中指向单链表第一个结点的指针叫做头指针，整个链表的存取必须从头指针开始进行，之后的每个结点都是上个结点的后继指针指向的位置。链表的最后一个结点的指针为“空（通常用NULL表示）”——空指针。

为了方便实现链表的各种运算，在单链表的第一个数据结点之前设一个类型相同的结点，该结点称为头结点。

头结点的数据域可以存储一个特殊的标志信息如链表的长度，也可以不存储任何数据。

链表的第一个数据结点和最后一个结点又称为首结点和尾结点。

2.头指针和头结点的异同点

头指针：

• 头指针是指链表中指向第一个结点的指针，若链表有头结点，则是指向头结点的指针。
• 头指针具有标识作用，常用头指针冠以链表的名字。
• 无论链表是否为空，头指针均不为空。头指针是链表的必要元素。

头结点：

• 头结点是为了操作的统一和方便而设立的，放在第一个元素的结点之前，其数据域一般无意。
• 有了头结点，对在第一元素结点前插入结点和删除第一个结点，其操作与其他结点的操作就统一了。
• 头结点不一定是链表必须要素。

3.代码演示

/*线性表的单链表存储结构*/
/*结点定义*/
typedef struct Node
{
    ElemType data;
    struct Node *next;
}Node;

/*单链表定义*/
typedef struct Node *LinkList;

三、单链表的操作

1.插入操作

1）插入模拟

假设存储元素e的结点为s,将s插入到ai结点后面，如何操作？

思考：两句插入代码能否交换？

不能，如果调换过来，会导致ai+1等后面的元素无法找到，因为s的指针域没有指向ai+1的地址。

2）单链表第i个数据插入结点的算法思路

• 声明一个结点p指向链表的第一个结点，初始化j=1;
• 当j<i时，遍历链表,让p的指针向后移动，不断指向下一个结点，j++;
• 若到链表末尾p为空，则说明第i个元素不存在；若查找成功，生成一个空节点s（使用malloc函数）
• 将数据元素e赋值給s->data,即为s->data=e;
• 插入标准语句：s->next=p->next；p->next=s;
• 返回成功。

2.删除操作

1）删除模拟

假设存储元素ai的结点为q,要实现将结点q删除单链表的操作。

2）单链表删除第i个数据结点的算法思路

• 声明一个结点p指向链表的第一个结点，初始化j=1;
• 当j<i时，遍历链表,让p的指针向后移动，不断指向下一个结点，j++;
• 若到链表末尾p为空，则说明第i个元素不存在；若查找成功，将删除结点p->next赋值給q
• 插入标准语句：p->next=q->next；
• 将q结点赋值給e,即为e=q->data;
• 释放q结点
• 返回成功。

四、单链表结构和顺序表结构对比

存储方式：

• 顺序表用一段连续的存储单元依次存储线性表中的数据元素
• 单链表采用链式存储结构，用一组任意的存储单元存放线性表元素

时间性能：

①查找

• 顺序表O(1)
• 单链表O(n)

②插入和删除

• 顺序表O(n)
• 单链表O(1)

空间性能：

• 顺序表需要预分配存储空间，分大了，浪费，分小了易发生上溢
• 单链表不需要预分配存储空间，需要多少都可以分配，元素个数不受限制

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