单链表是一种常见的数据结构，它用于存储有序的元素集合。在单链表中，每个元素存储在一个节点中，并且每个节点包含一个指向下一个节点的指针。单链表允许我们在其开头、结尾或任何已知位置插入和删除元素，还提供了遍历元素的功能。以下将详细介绍单链表的基本操作，包括插入、删除、遍历和查找等。
一、单链表的基本结构
单链表由节点组成，每个节点至少包含两个信息：元素值和指向下一个节点的指针。在某些实现中，可能还包括指向前一个节点的指针（双向链表），但在此我们仅讨论单向链表。节点的结构可以用结构体或类来实现，如下所示：
c
typedef struct Node {
int data; // 元素值
struct Node* next; // 指向下一个节点的指针
} Node;
二、创建单链表
在创建单链表时，通常需要初始化一个头节点（或哨兵节点），它可以用作链表的起始点。头节点本身不包含任何有效数据，其主要目的是简化链表的边界条件处理。以下是创建一个带有头节点的单链表的示例代码：
c
Node* createLinkedList() {
Node* head = (Node*)malloc(sizeof(Node)); // 分配头节点内存空间
head->next = NULL; // 初始化头节点的下一个指针为空
return head; // 返回头节点的地址
}
三、插入操作
在链表开头插入元素：将新节点的next指针指向原头节点之后的第一个节点，然后更新头节点的next指针以指向新节点。注意，如果使用哨兵节点（头节点），则不需要更新头节点的指针。
在链表末尾插入元素：遍历链表以找到最后一个节点，将新节点的next指针设置为空（因为它是新的末尾节点），然后更新最后一个节点的next指针以指向新节点。
在链表的已知位置插入元素：找到要插入新节点之前的那个节点，将新节点的next指针指向该节点的next指针所指向的节点，然后更新该节点的next指针以指向新节点。
四、删除操作
删除链表开头的元素：如果链表不为空（即头节点的下一个节点不为空），则将头节点的next指针指向要删除节点的下一个节点，并释放要删除节点的内存空间。注意，在使用哨兵节点的情况下，实际上是删除头节点之后的第一个节点。
删除链表末尾的元素：遍历链表以找到倒数第二个节点，将其next指针设置为空（因为现在它成了新的末尾节点），然后释放原先末尾节点的内存空间。需要注意处理链表为空或只有一个节点的情况。
删除链表中的已知元素：找到要删除元素所在节点的前一个节点（如果需要删除的是头节点之后的第一个节点，则前一个节点就是头节点），将其next指针指向要删除节点的下一个节点，并释放要删除节点的内存空间。需要注意处理要删除元素不存在于链表中的情况。
根据特定条件删除元素：遍历链表，找到满足条件的第一个节点，并执行与删除已知元素相同的操作。可能需要继续遍历以删除所有满足条件的节点。
五、遍历操作
遍历链表通常从头节点开始，依次访问每个节点的元素值，直到达到末尾节点（其next指针为空）。在遍历过程中可以对链表中的元素进行各种操作，如打印、计算总和等。以下是一个简单的遍历示例代码：
c
void traverseLinkedList(Node* head) {
Node* current = head->next; // 从头节点的下一个节点开始遍历
while (current != NULL) { // 当未到达末尾节点时继续遍历
printf("%d ", current->data); // 访问并打印当前节点的元素值
current = current->next; // 移动到下一个节点继续遍历
}
printf("\n"); // 打印换行符以结束输出行
}
六、查找操作
在单链表中查找特定元素或满足条件的元素时，需要从头节点开始遍历链表，直到找到目标元素或遍历完整个链表。以下是一个查找特定元素的示例代码：
c
Node* findInLinkedList(Node* head, int value) {
Node* current = head->next; // 从头节点的下一个节点开始查找
while (current != NULL) { // 当未到达末尾节点时继续查找
if (current->data == value) { // 找到目标元素时返回该节点的地址（指针）
return current;
}
current = current->next; // 移动到下一个节点继续查找
}
return NULL; // 如果遍历完整个链表仍未找到目标元素，则返回空指针表示未找到
}
