数据结构——单链表

小李超勇的..2023-07-31 20:24

链表的概念和结构：

概念：链表是一种物理存储结构上非连续，非顺序的结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。

下面是我们想象出来的图：

而实际上的图：

链表的结构多样，第一个就是不带头节点的链表，第二个是带哨兵位的头节点，而哨兵位是没有任何有效数据的。

下面我将讲解链表的各个实现，源码如下：

SListNode* BuySListNode(SListDateType x)
{
	SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->date = x;
	newnode->next = NULL;
	
	return newnode;
}

void SListPrint(SListNode* plist)
{
	SListNode* cur = plist;
	while(cur)
	{
		printf("%d->", cur->date);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

void SListPushBack(SListNode** pplist, SListDateType x)
{
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);
	
	if (*pplist == NULL)
	{
		*pplist = newnode;
	}
	else
	{
		SListNode* tail = *pplist;
		//β
		while (tail->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
		tail->next = newnode;
	}
}

void SListPushFront(SListNode** pplist, SListDateType x)
{
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);
	
	newnode->next = *pplist;
	*pplist = newnode;

}

void SListPopFront(SListNode** pplist)
{
	assert(*pplist);
	SListNode* next = (*pplist)->next;
	free(*pplist);

	*pplist = next;
}

void SListPopBack(SListNode** pplist)
{
	assert(*pplist);
	SListNode* tail = *pplist;
	SListNode* newnode = NULL;
	if ((*pplist)->next == NULL)
	{
		free(*pplist);
		*pplist = newnode;
	}
	else
	{
		while (tail->next)
		{
			newnode = tail;
			tail = tail->next;
		}

		free(tail);
		newnode->next = NULL;
	}
}

SListNode* SListFind(SListNode* plist, SListDateType x)
{
	SListNode* tail = plist;
	while (tail->next)
	{
		if (tail->date == x)
		{
			return tail;
		}
		tail = tail->next;
	}
	
	return NULL;
}

SListNode* SListInsertAfter(SListNode* pos, SListDateType x)
{
	assert(pos);
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);

	SListNode* posnext = pos->next;
	pos->next = newnode;
	newnode->next = posnext;

}

void SListDestroy(SListNode* plist)
{
	assert(plist);
	free(plist);
}

void SListEraseAfter(SListNode* pos)
{
	assert(pos);
	SListNode* posnext = pos->next->next;
	free(pos->next);
	pos->next = posnext;
}

ps：1.这里我设计的链表函数时没有返回值的，所以我用到了二级指针，因为如果我们传一级指针的话，形参只是实参的一份临时拷贝，当出了作用域后， 创建的newnode等等这些在栈上开辟的变量就会不存在了，不会影响到要改变的plist。

2.当然你也可以设计一个返回结构体，这样就可以直接传值，最后也可以改变链表的结构。

链表的尾插：

  • 这里我是调用了一个BuySListNode的函数来创建一个节点，BuySListNode的实现就是用malloc开辟了结构体类型的空间，然后把SListDateType的类型数据给了结构体中的date，然后把指针域赋为了NULL

  • 尾插的思想：分为2种，第一种是一开始传的plist为NULL时，第二种就是plist不为NULL

  • 第一种情况：当传的plist为NULL时，说明我们链表还没数据，直接把创还能得newnode给给plist就行了。

  • 第二种情况：当plist不为NULL时，我们就用while循环找尾，然后把尾的next给给newnode，就实现了链表的尾插。

    SListNode* BuySListNode(SListDateType x)
    {
    SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
    if (newnode == NULL)
    {
    perror("malloc fail");
    exit(-1);
    }
    newnode->date = x;
    newnode->next = NULL;

    return newnode;

    }

    void SListPushBack(SListNode** pplist, SListDateType x)
    {
    SListNode* newnode = BuySListNode(x);

    if (*pplist == NULL)
{
	*pplist = newnode;
}
else
{
	SListNode* tail = *pplist;
	
	while (tail->next != NULL)
	{
		tail = tail->next;
	}
	tail->next = newnode;
}

    }

链表的头插：

  • 头插的思想：

  • 我们直接让创建出来的newnode指向*pplist，然后更新头结点就可以了。

    void SListPushFront(SListNode** pplist, SListDateType x)
    {
    SListNode* newnode = BuySListNode(x);

    newnode->next = *pplist;
*pplist = newnode;

    }

链表的尾删：

  • 一开始用断言检查一下，*pplist不能为NULL，这里的意思是如果是NULL,就代表了没有数据了，不能删除

  • 第一种情况：当只有一个节点的时候，我就创建了newnode的节点，只需要free第一个节点，然后把newnode给给它就行了。

  • 第二种情况：当有二个或多个节点的时候，我就定义了一个tail指针来记录尾节点的位置，然后用newnode来记录尾结点前一个的位置，最后free掉tail节点，然后把前一个置为NULL。

    void SListPopBack(SListNode** pplist)
    {
    assert(pplist);
    SListNode     tail = pplist;
    SListNode     newnode = NULL;
    if ((*pplist)->next == NULL)
    {
    free(*pplist);
    *pplist = newnode;
    }
    else
    {
    while (tail->next)
    {
    newnode = tail;
    tail = tail->next;
    }

    	free(tail);
	newnode->next = NULL;
}

    }

链表的头删：

  • 一开始也是和尾删一样的思路，用assert断言一下，防止没节点了还删除。

  • 头删的思路：记录头结点下一个节点的位置，然后free掉头结点，然后让下一个节点当头节点。

    void SListPopFront(SListNode** pplist)
    {
    assert(pplist);
    SListNode     next = (*pplist)->next;
    free(*pplist);

    *pplist = next;

    }

链表的查找：

  • 如果我们要查找链表中某个节点，直接遍历链表，当我们查找的数据和X相同时，就是我们要找的节点了，如果没有，就返回NULL。

    SListNode* SListFind(SListNode* plist, SListDateType x)
    {
    SListNode* tail = plist;
    while (tail->next)
    {
    if (tail->date == x)
    {
    return tail;
    }
    tail = tail->next;
    }

    return NULL;

    }

链表指定位置之后的插入：

  • 首先先断言一下，pos是有效的节点

  • 我先创建了一个节点，然后用posnext来记录pos之后的节点，最后我让pos指向newnode，然后用newnode的next指向posnext。这样我就实现了链表指定位置之后的插入了。

    SListNode* SListInsertAfter(SListNode* pos, SListDateType x)
    {
    assert(pos);
    SListNode* newnode = BuySListNode(x);

    SListNode* posnext = pos->next;
pos->next = newnode;
newnode->next = posnext;

    }

链表指定位置之前的插入：

  • 首先也是老套路，先断言一下，让pos和pplist为有效。
  • 这里分为二种情况：

  1. 第一种：当pos是第一个节点的时候，就复用头插的函数。

  2. 第二种：当pos指向第二个或后面的节点的时候，用prev来记录pos之前节点的位置，然后让prev指向创建的newnode，newnode指向pos。

    void SLTInsert(SLTNode** pplist, SLTNode* pos, SLTDataType x)
    {
    assert(pplist);
    assert(pos);

    if (pos == pplist)
    {
    SLTPushFront(pplist, x);
    }
    else
    {
    SLTNode     prev = *pplist;
    while (prev->next != pos)
    {
    prev = prev->next;
    }

       SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
   prev->next = newnode;
   newnode->next = pos;

    }
    }

链表指定位置之后的删除：

  • 老套路，先断言一下（保持好习惯）。

  • 用posnext来记录pos的下下的节点，free掉pos之后的节点，然后让pos指向posnext。

    void SListEraseAfter(SListNode* pos)
    {
    assert(pos);
    SListNode* posnext = pos->next->next;
    free(pos->next);
    pos->next = posnext;
    }

链表指定位置的删除：

  • 先断言，这里就不再叙述了。

  • 第一种情况：当pos为第一个节点的时候，就是头删，复用头删的函数就可以了。

  • 第二种情况：用prev来记录pos之前的节点，然后让prev指向pos之后的节点，最后free掉pos节点。

    void SLTErase(SLTNode** pplist, SLTNode* pos)
    {
    assert(pplist);
    assert(pos);

    if (pos == *pplist)
{
	SLTPopFront(pplist);
}
else
{
	SLTNode* prev = *pplist;
	while (prev->next != pos)
	{
		prev = prev->next;
	}

	prev->next = pos->next;
	free(pos);
	//pos = NULL;
}

链表最后的处理：

  • 还是先断言。

  • 然后用把第一个节点赋给cur，迭代往后走，用next来记录cur的下一个节点，free掉cur节点，最后让把cur下一个节点给给cur。

    void SListDestroy(SListNode** pplist)
    {
    assert(pplist);
    SListNode* cur = pplist;
    while (cur)
    {
    SListNode     next = cur->next;
    free(cur);

    	cur = next;
}

    }

#pragma once
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef int SListDateType;

typedef struct SListNode
{
	SListDateType date;
	struct SListNode* next;
}SListNode;


SListNode* BuySListNode(SListDateType x);
void SListPrint(SListNode* plist);
void SListPushBack(SListNode** pplist, SListDateType x);
void SListPushFront(SListNode** pplist, SListDateType x);
void SListPopFront(SListNode** pplist);
void SListPopBack(SListNode** pplist);
SListNode* SListFind(SListNode* plist, SListDateType x);
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SListDateType x);
void SLTInsert(SLTNode** pplist, SLTNode* pos, SLTDataType x);
void SListEraseAfter(SListNode* plist);
void SLTErase(SLTNode** pplist, SLTNode* pos);
void SListDestroy(SListNode** pplist);
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