C語言完整實現帶頭結點單鏈表的11種核心操作

在《C語言實現單鏈表（不帶頭結點）的基本操作》中，我實現了無頭結點單鏈表的 11 種基本操作。實際開發中，帶頭結點單鏈表因統一了首節點與普通節點的處理邏輯，成為主流選擇。本文將系統實現帶頭結點單鏈表的 11 大核心操作，涵蓋初始化、創建、遍歷、增刪改查等全生命周期管理。

1. 節點類型定義

typedef int ElemType;
typedef struct Node {
    ElemType element;
    struct Node* next;
} Node;

2. 初始化帶頭結點單鏈表

分配頭結點內存，next 置 NULL，標記鏈表為空狀態。

void InitialList(Node** ppNode) {
    *ppNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    if (!*ppNode) {
        printf("%s: 內存分配失敗\n", __FUNCTION__);
        return;
    }
    (*ppNode)->next = NULL;
    printf("%s: 初始化完成\n", __FUNCTION__);
}

3. 尾插法創建單鏈表

連續讀取正整數，遇非正數停止。頭結點不存儲有效數據。

void CreateList(Node* pNode) {
    Node *pMove = pNode, *pInsert;
    int val;
    
    while (scanf("%d", &val) == 1 && val > 0) {
        pInsert = (Node*)malloc(sizeof(Node));
        if (!pInsert) break;
        pInsert->element = val;
        pInsert->next = NULL;
        pMove->next = pInsert;
        pMove = pInsert;
    }
    printf("%s: 創建成功\n", __FUNCTION__);
}

4. 打印單鏈表

void PrintList(Node* pNode) {
    Node* pMove = pNode->next; // 跳過頭結點
    while (pMove) {
        printf("%d ", pMove->element);
        pMove = pMove->next;
    }
    printf("\n%s: 打印完成\n", __FUNCTION__);
}

5. 清空單鏈表（保留頭結點）

void ClearList(Node* pNode) {
    Node *pMove = pNode->next, *pNext;
    while (pMove) {
        pNext = pMove->next;
        free(pMove);
        pMove = pNext;
    }
    pNode->next = NULL;
    printf("%s: 清空完成\n", __FUNCTION__);
}

6. 獲取鏈表長度

int SizeList(Node* pNode) {
    int len = 0;
    for (Node* p = pNode->next; p; p = p->next) len++;
    printf("%s: 長度=%d\n", __FUNCTION__, len);
    return len;
}

7. 判斷鏈表是否為空

int IsEmptyList(Node* pNode) {
    int empty = (pNode->next == NULL);
    printf("%s: %s\n", __FUNCTION__, empty ? "空" : "非空");
    return empty;
}

8. 按位置查找元素（1-based）

int GetElement(Node* pNode, int pos) {
    if (pos < 1) return -1;
    Node* pMove = pNode->next;
    for (int i = 1; pMove && i < pos; i++) pMove = pMove->next;
    if (!pMove) return -1;
    printf("%s: pos=%d 值=%d\n", __FUNCTION__, pos, pMove->element);
    return pMove->element;
}

9. 查找值為 x 的節點地址

ElemType* GetElemAddr(Node* pNode, int x) {
    for (Node* p = pNode->next; p; p = p->next) {
        if (p->element == x) {
            printf("%s: 找到 x=%d 地址=%p\n", __FUNCTION__, x, (void*)&p->element);
            return &p->element;
        }
    }
    return NULL;
}

10. 修改指定位置節點值

Node* ModifyElem(Node* pNode, int pos, int x) {
    if (pos < 1) return pNode;
    Node* pMove = pNode->next;
    for (int i = 1; pMove && i < pos; i++) pMove = pMove->next;
    if (!pMove) return pNode;
    pMove->element = x;
    printf("%s: 修改 pos=%d 為 %d 成功\n", __FUNCTION__, pos, x);
    return pNode;
}

11. 表頭插入節點

Node* InsertHeadList(Node* pNode, int x) {
    Node* pInsert = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    if (!pInsert) return pNode;
    pInsert->element = x;
    pInsert->next = pNode->next;
    pNode->next = pInsert;
    printf("%s: 表頭插入 %d 成功\n", __FUNCTION__, x);
    return pNode;
}

12. 表尾插入節點

Node* InsertTailList(Node* pNode, int x) {
    Node* pMove = pNode;
    while (pMove->next) pMove = pMove->next;
    Node* pInsert = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    if (!pInsert) return pNode;
    pInsert->element = x;
    pInsert->next = NULL;
    pMove->next = pInsert;
    printf("%s: 表尾插入 %d 成功\n", __FUNCTION__, x);
    return pNode;
}

完整測試主函數

int main() {
    Node* list = NULL;
    InitialList(&list);
    CreateList(list);      // 輸入如：10 20 30 -1
    PrintList(list);       // 10 20 30
    SizeList(list);        // 3
    IsEmptyList(list);     // 非空
    GetElement(list, 2);   // 20
    GetElemAddr(list, 20); // 地址
    ModifyElem(list, 2, 111);
    PrintList(list);       // 10 111 30
    InsertHeadList(list, 1234);
    PrintList(list);       // 1234 10 111 30
    InsertTailList(list, 9999);
    PrintList(list);       // 1234 10 111 30 9999
    ClearList(list);
    PrintList(list);       // (空行)
    return 0;
}

這套完整實現展示了帶頭結點單鏈表的標準操作模式，代碼結構清晰、邊界處理完善，適合作為教學參考或項目基礎組件。