C语言静态链表和动态链表

1. 静态链表

　　结构体中的成员可以是各种类型的指针变量，当一个结构体中有一个或多个成员的基类型是本结构体类型时，则称这种结构体为“引用自身的结构体”。如：

　　　　struct link
　　　　{
　　　　　　char ch;
　　　　　　struct link *p;
　　　　} a;

　　p是一个可以指向 struct link 类型变量的指针成员。因此，a.p = &a 是合法的表达式，由此构成的存储结构如图1所示。

图1 引用自身的结构体

　　例1 一个简单的链表

#include <stdio.h>

struct node
{
  int data;
  struct node *next;
};
typedef struct node NODETYPE;

int main()
{
  //a是头结点，b是中间节点，c是尾节点
  //h是基类型为NODETYPE的指针，指向头结点
  //p是基类型为NODETYPE的指针，用于遍历链表
  NODETYPE a, b, c, *h, *p;
  
  //给变量中的data赋值
  a.data = 10;
  b.data = 20;
  c.data = 30;
  
  //将节点相连
  h = &a;
  a.next = &b;
  b.next = &c;
  c.next = '\0';
  
  //移动p，使之依次指向a、b、c,输出它们data中的值
  p = h;
  while (p)
  {
    printf("%d\t", p->data);
    p = p->next;  //p顺序后移
  }
  printf("\n");
  return 0;
}

STRUCT_LIST

STRUCT_LIST

　　以上程序中所定义的结构体类型 NODETYPE 共有两个成员：成员 data 是整型；成员 next 是指针类型，其基类型是 NODETYPE 类型。

　　a、b、c 是 NODETYPE 结构体类型变量，h 和 p 是指向 NODETYPE 结构体类型的指针变量。执行程序后，形成如图2所示的存储结构体：指针 h 中存放变量 a 的地址，变量 a 的成员 a.next 中存放变量 b 的地址……，最后一个变量 c 的成员 c.next 置为 '\0'(NULL)。这样就把同一类型的结构体变量 a、b、c “链接”到一起，形成所谓的“链表”，变量 a、b、c 称为链表的节点。

　　在此例中，链接到一起的每个节点（结构体变量 a、b、c）都是通过定义，由系统在内存中开辟了固定的、不一定连续的存储单元。在程序执行过程中，不可能人为的再产生新的存储单元，也不能认为的使已开辟的存储单元消失。这种链表成为“静态链表”。

图2 链表存储结构示意图

2.动态链表的概念

　　到目前为止，凡是遇到处理“批量”数据时，我们都是利用数组来存储。定义数组必须（显式的或隐含的）指明元素的个数，从而也就限定了一个数组中存放的数据量。在实际应用中，一个程序在每次运行时要处理的数据的数目通常并不确定。如果数组定义的小了，就没有足够的空间存放数据，定义大了又浪费存储空间。

　　对于这种情况，如果能在程序执行过程中，根据需要随时开辟存储空间，不需要时再随时释放，就能比较合理的使用存储空间。C 语言的动态存储分配提供了这种可能性。每次动态分配的存储单元，其地址不一定是连续的，而所需处理的批量数据往往是一个整体，各数据之间存在着接序关系。链表的每个节点中，除了要有存放数据本身的数据域外，至少还需要有一个指针域，用它来存放下一个节点元素的地址，以便通过这些指针把各节点连接起来（如图3）。由于链表每个存储单元都由动态存储分配获得，故称这样的链表为“动态链表”。

　　需要强调的是：动态链表中，每个节点没有自己的名字，只能靠指针维系节点之间的接序关系。一旦某个节点的指针“断开”，后续节点就再也无法找寻。

图3 带有头结点的单向链表

　　每个链表都用一个“头指针”变量来指向链表的开始，如图3中的 head。也就是说，在 head 中存放了链表的第一个节点的地址。在这个链表中，我们设置了一个“头结点”，这个节点的数据域中不存放数据（根据需要也可以不设头结点）。链表最后一个节点的指针域不存放地址，置为 '\0'(NULL) 值，标志着链表的结束。上述链表的每个节点都只有一个指针域，每个指针域存放着下一个节点的地址。因此，这种链表只能从当前节点找到后继节点，故称为“单向链表”。