C语言实现双链表的（终端）添加和查询

文章如果有写的不对的地方，欢迎指正^^

双向链表也叫双链表，是链表的一种，它的每个数据结点中都有两个指针，分别指向直接后继和直接前驱。所以，从双向链表中的任意一个结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。一般我们都构造双向循环链表。双链表wiki

通过双链表可以快速的了解c语言中的指针和内存的关系

细节

• 指针变量存储的是内存的地址，可以理解为一个存储内存地址的符号

• 声明的是类型，定义的是变量。声明的时候不分配内存，int i;属于定义。

• 结构体声明时不分配内存，定义变量的时候才分配struct linked_list link_1;

• 指针变量相互赋值，传递的是所代表的内存地址

• 函数接受字符串的时候，形参要用char *来代表字符串数组的首地址

• -> 用来表示调用结构体指针所代表的变量的域，如果用.则代表结构体变量调用自己的域

• 判断一个指针是否为空，用== NULL

链表实现方案

/*
describe linked_list
 _
| |__ _ _ __ _
| '_ \| | | |/ _` |
| |_) | |_| | (_| |
|_.__/ \__,_|\__, |
             |___/
*/

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

struct linked_list {
    struct linked_list *next, *prev;
    char *title;
};
/* 声明结构体指针变量，会在内存中开辟空间，存储指针 */
struct linked_list * current,* prev, *head;

void list_add(char *);
void list_search();
void list_reverse_search();

int main(void) {
    list_add("-");
    list_add("--");
    list_add("---");
    list_add("----");
    list_add("-----");
    list_search();
    list_reverse_search();
}

void list_add(char *title) {
    /* 将新申请的内存的首地址给结构体指针变量 */
    current = (struct linked_list *)malloc(sizeof(struct linked_list));
    /* 初始化当前结构体，新增元素的next始终是NULL */
    current->next = NULL; 
    current->title = title;
    /* prev元素是否已经存在了，是否存在前辈元素，来判断是否是首次添加元素*/
    if(prev ==     NULL) {
        /* 如果不存在说明，current是第一个添加进来的元素 */
        current->prev = NULL;
        /* 设置为首元素，这里current和head现在指向的是同一个内存地址 */
        head = current;
    }else {
        /* 如果存在前辈元素，将当前元素的prev设置为前辈元素的地址，并且将前辈元素的next设置为当前元素的地址 */
        current->prev = prev;
        prev->next = current;
    }
    /* 将当前指针所代表元素的地址，交给prev指针符号 ，现在head和prev指向同一个地址*/
    prev = current;
    /* 首次添加元素head是没有next的，第二次添加的时候，prev 的next设置为了新增元素地址，所以head的next也发生了改变 （ 添加第2个元素的时候，才会重写上个元素的next值）*/
}

/* 链表正序搜索 */
void list_search() {
    while(head) {
        printf("%s\n", head->title);
        head = head->next;
    }
}
/* 倒序搜索 */
void list_reverse_search() {
    while(current) {
        printf("%s\n", current->title);
        current = current->prev;
    }
}

终端向链表添加元素

我们来强化一下，通过终端来不停地向链表中添加元素。并且每次回车之后，都打印出整个列表的元素。

要点

• 声明定义字符串数组的时候，值不能用变量

• 我们要求每次都要保存填写的元素值，所以每次都需要重新开辟一个内存空间，给新的struct，由于个struct中都保存的是title的指针，所以新增加的元素的title也需要重新开辟内存空间来存储。

• 由于每次都需要进行打印链表，所以head要注意不能被覆写。所以重新定义一个struct linked_list变量来做一个中间变量。

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

struct linked_list {
    struct linked_list *next, *prev;
    char *title;
};

struct linked_list *head,*current,*above;
struct linked_list head_cp;

void list_add(char *);
void list_search();

int main(int argc, char *argv[]) {

    char title[10];
    while(scanf("%s",title) > 0) {
        list_add(title);
        /* 每次添加到链表之后，都会进行打印整个链表 */
        list_search();
    }
    
    /*
    这样初始化是错误的
    error: array initializer must be an initializer list or string literal
    “数组的初始化，必须是一个列表或者是字面的字符串”
    char title[] = *(argv+1);
    */
}

void list_add(char *t) {
    /* 分配内存 */
    current = (struct linked_list *)malloc(sizeof(struct linked_list));
    /* title 是一个内存空间的首地址，这里重新分配内存的原因是，每次scanf都会重写t指针下的内容，导致整个链式里面所有的title都发生变化 */
    char *title = (char *)malloc(sizeof(*t));
    /* 将t指针指向的内容copy到title指针指向的内存中 */
    strcpy(title,t);

    /* 初始化结构体域 */
    current->prev = NULL;
    current->next = NULL;
    /* 指向新内存中的title */
    current->title = title;

    if(above == NULL) {
        head = current;
    }else {
        current->prev = above;
        above->next = current;
    }

    above = current;
}

void list_search() {
    /* 这将head指向的内容赋值给新开辟的结构体变量，这里不是给的地址，给的是内容 */
    head_cp = *head;

    while(head_cp.title) {
        printf(">>%s\n", head_cp.title);
        if(head_cp.next != NULL) {
            head_cp = *(head_cp.next);    
        }else {
            return;
        }
    }
}

操作结果

1  /* 回车 */
>>1
2  /* 回车 */
>>1
>>2
3  /* 回车 */
>>1
>>2
>>3
4  /* 回车 */
>>1
>>2
>>3
>>4

能不能不手动分配title的内存空间呢？

当然可以。下面代码中我们修改了struct的结构将原来的char *title修改为char title[10]，这样每次定义结构体变量的时候，内存作为struct的一部分一起分配好了。

那么我们在add元素的时候，就需要将scanf获取到的变量，通过strcpy(current->title,title)的方式，写入到char title[10]开辟的内存空间中。

还需要修改list_search方法中的while判断，不能再判断指针是否为NULL的方式来判断是否存在title内容，而是要判断字符串的长度strlen(head_cp.title) == 0。

但是最后一种修改结构体的方式无法动态分配内存，每次生成的字符串的长度都是10,会浪费内存。

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

struct linked_list {
    struct linked_list *next, *prev;
    char title[10];
};

struct linked_list *head,*current,*above;
struct linked_list head_cp;

void list_add(char *);
void list_search();

int main(int argc, char *argv[]) {

    char title[10];
    while(scanf("%s",title) > 0) {
        list_add(title);
        /* 每次添加到链表之后，都会进行打印整个链表 */
        list_search();
    }
    
    /*
    这样初始化是错误的
    error: array initializer must be an initializer list or string literal
    “数组的初始化，必须是一个列表或者是字面的字符串”
    char title[] = *(argv+1);
    */
}

void list_add(char *title) {
    /* 分配内存 */
    current = (struct linked_list *)malloc(sizeof(struct linked_list));
    /* 初始化结构体域 */
    current->prev = NULL;
    current->next = NULL;
    /* 这里current->title是字符串数组的首地址，是个指针 */
    strcpy(current->title,title);

    if(above == NULL) {
        head = current;
    }else {
        current->prev = above;
        above->next = current;
    }

    above = current;
}

void list_search() {
    /* 这将head指向的内容赋值给新开辟的结构体变量，这里不是给的地址，给的是内容 */
    head_cp = *head;
    
    while(strlen(head_cp.title) != 0) {
        printf(">>%s\n", head_cp.title);
        if(head_cp.next != NULL) {
            head_cp = *(head_cp.next);    
        }else {
            return;
        }
    }
    
}