C语言列表实现与常用函数详解164

C语言本身并不提供内置的列表（List）数据结构，不像Python或Java等语言那样可以直接使用。但在实际编程中，我们经常需要处理有序数据的集合，这时就需要自己动手实现列表功能。本文将详细介绍几种常用的C语言列表实现方法，并讲解相关的函数操作。

常用的列表实现方法主要有两种：基于数组的静态列表和基于链表的动态列表。两者各有优缺点，选择哪种方法取决于具体的应用场景。

一、基于数组的静态列表

静态列表使用数组来存储数据，其大小在编译时就已确定，无法动态改变。优点是访问速度快，因为元素在内存中连续存储，可以直接通过索引访问。缺点是空间利用率不高，如果预估的数组大小不足，就会造成数据溢出；如果预估过大，则会浪费内存空间。适合数据量较小且预知的情况下使用。

代码示例：```c
#include
#include
#define MAX_SIZE 100 // 定义最大列表大小
typedef struct {
int data[MAX_SIZE];
int size;
} List;
// 初始化列表
void initList(List *list) {
list->size = 0;
}
// 添加元素到列表末尾
int addToList(List *list, int value) {
if (list->size >= MAX_SIZE) {
return 0; // 添加失败，列表已满
}
list->data[list->size++] = value;
return 1; // 添加成功
}
// 获取指定索引的元素
int getElement(List *list, int index) {
if (index < 0 || index >= list->size) {
return -1; // 索引越界
}
return list->data[index];
}
// 删除指定索引的元素
int deleteElement(List *list, int index) {
if (index < 0 || index >= list->size) {
return 0; // 索引越界
}
for (int i = index; i < list->size - 1; i++) {
list->data[i] = list->data[i + 1];
}
list->size--;
return 1; // 删除成功
}
// 打印列表
void printList(List *list) {
printf("[");
for (int i = 0; i < list->size; i++) {
printf("%d", list->data[i]);
if (i < list->size - 1) {
printf(", ");
}
}
printf("]");
}
int main() {
List list;
initList(&list);
addToList(&list, 10);
addToList(&list, 20);
addToList(&list, 30);
printList(&list); // 输出：[10, 20, 30]
printf("Element at index 1: %d", getElement(&list, 1)); // 输出：20
deleteElement(&list, 1);
printList(&list); // 输出：[10, 30]
return 0;
}
```

二、基于链表的动态列表

动态列表使用链表来存储数据，其大小可以动态调整，无需预先确定大小。优点是空间利用率高，可以根据需要灵活地增加或删除元素。缺点是访问速度较慢，需要遍历链表才能找到指定元素。适合数据量较大或数据量变化较大的情况。

代码示例(单链表):```c
#include
#include
typedef struct Node {
int data;
struct Node *next;
} Node;
typedef struct {
Node *head;
int size;
} List;
// 初始化列表
void initList(List *list) {
list->head = NULL;
list->size = 0;
}
// 添加元素到列表末尾
void addToList(List *list, int value) {
Node *newNode = (Node *)malloc(sizeof(Node));
newNode->data = value;
newNode->next = NULL;
if (list->head == NULL) {
list->head = newNode;
} else {
Node *current = list->head;
while (current->next != NULL) {
current = current->next;
}
current->next = newNode;
}
list->size++;
}
// 打印列表
void printList(List *list) {
Node *current = list->head;
printf("[");
while (current != NULL) {
printf("%d", current->data);
current = current->next;
if (current != NULL) {
printf(", ");
}
}
printf("]");
}
//释放链表内存
void freeList(List *list){
Node *current = list->head;
Node *next;
while(current != NULL){
next = current->next;
free(current);
current = next;
}
list->head = NULL;
list->size = 0;
}

int main() {
List list;
initList(&list);
addToList(&list, 10);
addToList(&list, 20);
addToList(&list, 30);
printList(&list); // 输出：[10, 20, 30]
freeList(&list);
return 0;
}
```