表(list)是常见的数据结构。从数学上来说，表是一个有序的元素集合。在C语言的内存中，表储存为分散的节点(node)。每个节点包含有一个元素，以及一个指向下一个(或者上一个)元素的指针。如下图所示:
表: 橙色储存数据，蓝色储存指针
图中的表中有四个节点。第一个节点是头节点(head node)，这个节点不用于储存元素，只用于标明表的起始。头节点可以让我们方便的插入或者删除表的第一个元素。整个表中包含有三个元素(5， 2， 15)。每个节点都有一个指针，指向下一个节点。最后一个节点的指针为NULL，我们用“接地”来图示该指针。
表的功能与数组(array)很类似，数组也是有序的元素集合，但数组在内存中为一段连续内存，而表的每个节点占据的内存可以是离散的。在数组中，我们通过跳过固定的内存长度来寻找某个编号的元素。但在表中，我们必须沿着指针联系起的长链，遍历查询元素。此外，数组有固定的大小，表可以根据运行情况插入或者删除节点，动态的更改大小。表插入节点时需要从进程空间的堆中开辟内存空间，用以储存节点。删除节点可以将节点占据的内存归还给进程空间。
删除节点, free释放内存
插入节点，malloc开辟内存
表有多种变种。上面的表中，指针指向是从前向后的，称为单向链表(linked list)。还有双向链表(double-linked list)，即每个节点增加一个指向前面一个元素的指针。以及循环链表(tabular list)，最后一个元素的指针并不为NULL，而是指向头节点。不同类型的链表有不同的应用场景。
双向链表
循环链表
双向循环链表
单向链表的C实现
一个数据结构的实现有两方面: 1. 手机号码数据结构的内存表达方式; 2. 定义在该数据结构上的操作。我们这里实现最简单的单向链表。表所支持的操作很灵活多样，我们这里定义一些最常见的操作。每个操作都写成一个函数。
/* By Vamei */
#include
#include
typedef struct node *LIST;
typedef struct node *position;
/* node，节点 */
struct node {
int element;
position next;
};
/*
* operations (stereotype)
* 操作
*/
LIST init_list(void);
void delete_list(LIST);
int is_null(LIST);
void insert_node(position, int);
void delete_node(LIST, position);
position find_last(LIST);
position find_value(LIST, int);
position find_previous(LIST, position);
void print_list(LIST);
/* for testing purpose */
void main()
{
LIST L;
position np;
int i;
/* elements to be put into the list */
int a[]={1, 3, 5, 7, 9};
/* initiate a list */
L=init_list();
print_list(L);
/* insert nodes. Insert just after head node */
for (i=4; i>=0; i--) {
insert_node(L, a[i]);
}
print_list(L);
/* delete first node with value 5 */
np=find_value(L, 5);
delete_node(L, np);
print_list(L);
/* delete list */
delete_list(L);
/* initiate a list */
L=init_list();
print_list(L);
/* insert nodes. Insert just after head node */
for (i=4; i>=0; i--) {
insert_node(L, a[i]);
}
print_list(L);
/* delete list */
delete_list(L);
}
/*
* Traverse the list and print each element
* 打印表
*/
void print_list(LIST L)
{
position np;
if(is_null(L)) {
printf("Empty List
");
return;
}
np=L;
while(np->next !=NULL) {
np=np->next;
printf("%p: %d
", np, np->element);
}
printf("
");
}
/*
* Initialize a linked list. This list has a head node
* head node doesn't store valid element value
* 创建表
*/
LIST init_list(void)
{
LIST L;
L=(position) malloc(sizeof(struct node));
L->next=NULL;
return L;
}
/*
* Delete all nodes in a list
* 删除表
*/
void delete_list(LIST L)
{
position np, next;
np=L;
do {
next=np->next;
free(np);
np=next;
} while(next !=NULL);
}
/*
* if a list only has head node, then the list is null.
* 判断表是否为空
*/
int is_null(LIST L)
{
return ((L->next)==NULL);
}
/*
* insert a node after position np
* 在np节点之后，插入节点
*/
void insert_node(position np, int value)
{
position nodeAddr;
nodeAddr=(position) malloc(sizeof(struct node));
nodeAddr->element=value;
nodeAddr->next=np->next;
np->next=nodeAddr;
}
/*
* delete node at position np
* 删除np节点
*/
void delete_node(LIST L, position np)
{
position previous, next;
next=np->next;
previous=find_previous(L, np);
if(previous !=NULL) {
previous->next=next;
free(np);
}
else {
printf("Error: np not in the list");
}
}
/*
* find the last node of the list
* 寻找表的最后一个节点
*/
position find_last(LIST L)
{
position np;
np=L;
while(np->next !=NULL) {
np=np->next;
}
return np;
}
/*
* This function serves for 2 purposes:
* 1. find previous node
* 2. return NULL if the position isn't in the list
* 寻找npTarget节点前面的节点
*/
position find_previous(LIST L, position npTarget)
{
position np;
np=L;
while (np->next !=NULL) {
if (np->next==npTarget) return np;
np=np->next;
}
return NULL;
}
/*
* find the first node with specific value
* 查询
*/
position find_value(LIST L, int value)
{
position np;
np=L;
while (np->next !=NULL) {
np=np->next;
if (np->element==value) return np;
}
return NULL;
}
在main()函数中，我们初始化表，然后插入(1, 3, 5, 7, 9）。又删除元素5。可以看到，节点零散的分布在内存中。删除节点操作不会影响其他节点的存储位置。
我们随后删除表，又重新创建表。可以看到，这次表占据内存的位置与第一次不同。
下面是main()函数的运行结果。
Empty List
0x154d0b0: 1
0x154d090: 3
0x154d070: 5
0x154d050: 7
0x154d030: 9
0x154d0b0: 1
0x154d090: 3
0x154d050: 7
0x154d030: 9
Empty List
0x154d070: 1
0x154d010: 3
0x154d0b0: 5
0x154d090: 7
0x154d050: 9
总结
表: 内存中离散分布的有序节点
插入，删除节点
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