### 链表在C语言中的实现与示例代码
在C语言中，链表是一种常见且重要的数据结构，用于存储一系列的元素，这些元素不必在内存中连续存储，链表通过节点（Node）来组织数据，每个节点包含数据部分和指向列表中下一个节点的指针（或链接），这种结构使得链表在插入和删除元素时比数组更加灵活和高效，尤其是在不知道元素总数或元素数量经常变化的情况下。
#### 链表的基本结构
链表的基本结构通常包括两种类型：单向链表和双向链表，这里我们主要讨论单向链表的实现。
- **单向链表**：每个节点包含数据部分和一个指向下一个节点的指针，最后一个节点的指针通常设置为`NULL`，表示链表的结束。
#### 定义链表节点
我们需要定义链表节点的结构体，在C语言中，这可以通过`struct`关键字来完成。
```c
#include
#include
// 定义链表节点结构体
typedef struct Node {
int data; // 节点存储的数据
struct Node* next; // 指向下一个节点的指针
} Node;
#### 创建链表节点
创建链表节点通常涉及动态内存分配，因为链表的大小在运行时可能会变化。
```c
// 创建一个新节点，并设置其数据部分
Node* createNode(int data) {
Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node)); // 动态分配内存
if (newNode == NULL) {
printf("Memory allocation failed!\n");
exit(1); // 如果内存分配失败，则退出程序
}
newNode->data = data; // 设置节点数据
newNode->next = NULL; // 新节点的下一个节点初始化为NULL
return newNode;
}
#### 向链表添加元素
向链表添加元素通常有两种方式：在链表头部添加（头插法）和在链表尾部添加（尾插法）。
- **头插法**：
// 在链表头部添加新节点
void insertAtHead(Node** head, int data) {
Node* newNode = createNode(data);
newNode->next = *head; // 新节点的下一个节点指向原头节点
*head = newNode; // 更新头节点为新节点
}
- **尾插法**：
```c
// 在链表尾部添加新节点
void insertAtTail(Node** head, int data) {
Node* newNode = createNode(data);
if (*head == NULL) {
// 如果链表为空，则新节点即为头节点
*head = newNode;
} else {
// 否则，遍历到链表末尾，将新节点添加到末尾
Node* temp = *head;
while (temp->next != NULL) {
temp = temp->next;
}
temp->next = newNode;
}
}
#### 打印链表
为了验证链表的操作是否正确，我们需要一个函数来遍历并打印链表中的所有元素。
// 打印链表
void printList(Node* head) {
Node* temp = head;
while (temp != NULL) {
printf("%d -> ", temp->data);
temp = temp->next;
}
printf("NULL\n");
#### 完整示例
将上述所有部分组合起来，我们可以创建一个简单的程序来演示链表的创建、插入和打印操作。
```c
int main() {
Node* head = NULL; // 初始化链表为空
// 向链表添加元素
insertAtHead(&head, 3);
insertAtTail(&head, 1);
insertAtTail(&head, 4);
insertAtHead(&head, 2);
// 打印链表
printList(head); // 应输出：2 -> 3 -> 1 -> 4 -> NULL
// 释放链表内存（此处省略，实际使用中需要编写释放内存的代码）
return 0;
}
在实际应用中，当链表不再需要时，应该遍历链表并释放每个节点所占用的内存，以避免内存泄漏，上述示例中省略了内存释放的部分，以保持示例的简洁性。
