C语言手撕单链表

一、链表的概念

链表是一种物理存储结构上非连续、非顺序的存储结构，也就是内存存储不是像顺序表那么连续存储，而是以结点的形式一块一块存储在堆上的（用动态内存开辟）。

既然在内存上不是连续存储，那我们如何将这一块一块单独的空间链接起来呢？

我们可以创建一个结构体充当我们的结点，里面分别存放数据（数据域）和下一个结点的地址（指针域），这样我们就可以将一块一块单独的空间链接起来了。

而单链表，顾名思义就是单向链接的链表，效果如同下图

前言：

在讲解单链表的各个接口前，很有必要讲解以下单链表的物理内存到底是如何存储的，先掌握这个，接下来的讲解就会更容易理解

头结点指向的地址就是第一个结点的总地址

第一个结点的指针域指向的是第二个结点的总地址，所以分为两个地址

一个是结点的总地址，另一个是结点总地址里面的next指针存放的指针域的地址，这个指针域的地址又指向了下一个结点的总地址。

看下面的图解内存存储的数据，实际中是没有箭头的，把箭头去掉，才是内存中真正的存储模式

二、接口实现

对数据结构我们一般采用增删查改去实现。

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

typedef int SLTDataType;

typedef struct SListNode
{
	SLTDataType data;//数据域
	struct SListNode* next;//指针域
}SLTNode;

void SLTPrint(SLTNode* phead);

SLTNode* BuySListNode(SLTDataType x);

void SLTPushBack(SLTNode** phead, SLTDataType x);

void SLTPushFront(SLTNode** phead, SLTDataType x);

void SLTPopFront(SLTNode** phead);

void SLTPopBack(SLTNode** phead);

1、遍历单链表打印函数

一般需要创建一个临时变量去接收头结点

//遍历链表肯定需要头结点
void SLTPrint(SLTNode* phead)
{
	SLTNode* cur = phead;//一般需要临时创建变量
	while (cur != NULL)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL");
}

2、创建单链表函数

SLTNode* BuySListNode(SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror(malloc);
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
}

3、尾插

需要分情况讨论，

• 如果链表本身是空，直接改变头结点的指针，直接指向新建的结点
• 若不为空，需要找到尾结点

TIP:何时用指针变量，何时用二级指针？

改变结构体本身，需要结构体指针

改变结构体指针，需要结构体指针指针（二级指针），并且要有解引用的操作！

刚才第一种情况，直接将头结点的指针改变成新指针的地址，这种直接改变指针的模式，就需要二级指针，进行解引用才能达到目的。

void SLTPushBack(SLTNode** phead, SLTDataType x)
{
	//需要分情况讨论，如果链表本身是空
	if (*phead == NULL)
	{
		SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
		//改变结构体本身，需要结构体的指针
		//改变结构体指针，需要结构体指针指针（二级指针），并且要有解引用的操作
		*phead = newnode;
	}
	else
	{
		//先找尾结点
		SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
		SLTNode* tail = *phead;
		while (tail->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
		tail->next = newnode;
	}
	
}

4、头插

头插肯定需要二级指针，因为每次头插都要改变头指针指向的位置

//头插肯定需要二级指针，因为每次头插都要改变头指针指向的位置
void SLTPushFront(SLTNode** phead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
	newnode->next = *phead;
	*phead = newnode;
}

5、尾删

分三种情况

• 第一种是链表为空，需要assert断言检查
• 第二种链表中只有一个结点，需要改变结构体指针，因此函数传参也是需要二级指针
• 第三种链表有多于一个的结点，需要先找到尾结点。

void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
	//分三种情况
	// 第一种就是链表为空
	assert(*pphead);
	// 第二种链表只有一个结点，需要改变结构体指针
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		pphead = NULL;
	}
	//第三种链表多于一个结点
	else
	{
		SLTNode* tail = *pphead;
		SLTNode* tailprev = NULL;
		while (tail->next != NULL)
		{
			tailprev = tail;
			tail = tail->next;
		}
		free(tail);
		tailprev->next = NULL;//严格要求尾指针前一个的next指向null
	}
}

6、头删

不需要分类讨论，直接改变头节点的指针指向，但是需要一个临时变量存储结点，便于后面的操作

void SLTPopFront(SLTNode** phead)
{
	assert(*phead);
	SLTNode* newnode = (*phead)->next;
	free(*phead);
	*phead = newnode;
}