【数据结构】单链表

小羊失眠啦.2023-11-07 6:08

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文章目录

  • 前言
  • 一、什么是链表
    • 1.1 链表的概念及结构
    • 1.2 链表的分类
    • 1.3 单链表的结构
  • 二、链表的实现
    • 📖2.1 创建节点
    • 📖2.2 头插
    • 📖2.3 头删
    • 📖2.4 尾插
      • 💭链表不为空
      • 💭链表不为空
    • 📖2.5 尾删
    • 📖2.6 查找
    • 📖2.7 在pos位置之前插入
    • 📖2.8 在pos位置之后插入
    • 📖2.9 删除pos位置
    • 📖2.10 删除pos后面位置
    • 📖2.11 销毁
  • 三、总代码

前言

在上一期中我们学习了顺序表，顺序表可以通过索引（下标）快速地存、取表中元素，但文章末尾提及它有缺点，例如头插或从中间插入效率低等，而链表可以有效的解决这些问题。那么就让我们走进链表的学习~~

一、什么是链表

1.1 链表的概念及结构

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，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 。
结构：

注意：

1.链式结构在逻辑上是连续的，但在物理上不一定连续。

2.节点都是从堆上申请的。

3.从堆上申请空间，是按一定策略分配的，申请的空间可能连续，也可能不连续。

1.2 链表的分类

  • 单向或者双向（单链表或者双链表）
  • 带头或者不带头（带哨兵位和不带哨兵位）
  • 循环或者非循环

1.3 单链表的结构

c 复制代码 
typedef int SLTDateType;

typedef struct SListNode
{
	SLTDateType data;
	struct SListNode* next;
}SListNode;

这种链表被称为无头+单向+非循环链表

二、链表的实现

📖2.1 创建节点

我们想使用链表来实现各种功能得先有链表，所以首先使用malloc创建节点。

c 复制代码 
SListNode* BuySListNode(SLTDateType x)
{
	SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}

📖2.2 头插

要想让链表连起来，就要让newnode->next存放下一个节点的地址，也就是旧链表plist的值，然后将newnode的地址存放在plist中，形成新的链表。无论一开始有没有节点，头插都是相同的。

c 复制代码 
// 单链表的头插
void SListPushFront(SListNode** pplist, SLTDateType x)
{
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);

	newnode->next = *pplist;
    //*pplist=plist
	*pplist = newnode;
}

📖2.3 头删

头删时如果先释放空间，就会找不到下一个节点的地址；如果先把下一个节点的地址赋给*pplist就会导致无法释放空间，所以我们要创建一个临时变量来存放下一个节点的地址。

c 复制代码 
// 单链表头删
void SListPopFront(SListNode** pplist)
{
	assert(*pplist);

	SListNode* newnode = (*pplist)->next;
	free(*pplist);
	*pplist = newnode;
}

📖2.4 尾插

我们在尾插时，会有两种情况，链表为空的插入 和有其他节点的尾插。第一种情况会出现一些理解性的错误，接下来就让我们学习学习这两种尾插的情况。

💭链表不为空

当我们传递的是plist的值，屏幕上并没有打印出我们想要的结果。这是为什么呢？

形参是实参的一份临时拷贝，形参的改变不会影响实参，pplist的改变不会影响plist。 临时变量出作用域销毁，phead和newnode销毁，找不带开辟的节点，会造成内存泄漏。
确做法是要将plist的地址传递过去，我们通过解引用就可以改变plist。plist中存放的是指针，我们传递指针的地址要用二级指针接收。

💭链表不为空

链表不为空时，我们要找到尾节点。这里我们要注意不能使用 tail!=NULL 判断。这样我们无法把链表连接起来。

c 复制代码 
// 单链表尾插
void SListPushBack(SListNode** pplist, SLTDateType x)
{
    assert(pplist);
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);
	if (*pplist == NULL)
	{
		*pplist = newnode;
	}
	else
	{
		SListNode* tail = *pplist;
		while (tail->next)
		{
			tail = tail->next;
		}
		tail->next = newnode;
	}
}

📖2.5 尾删

在尾删时也有两种情况，一种是有很多节点，另一种是只剩一个节点，当删最后一个节点时，要改变plist的值，所以我们要传递plist的指针。我们要使用两个指针，当后面的指针释放后，可以利用前面的指针将最后一个节点的next置为空。

c 复制代码 
// 单链表的尾删
void SListPopBack(SListNode** pplist)
{
	assert(*pplist);
    //一个
	if ((*pplist)->next == NULL)
	{
		free(*pplist);
		*pplist = NULL;
	}
    //多个
	else
	{
		SListNode* tail = *pplist;
		while (tail->next->next)
		{
			tail = tail->next;
		}
		free(tail->next);
		tail->next = NULL;
	}
}

📖2.6 查找

循环判断时不要使用cur->next，这样写最后一个数据要单独处理不方便，找到时就返回此时的地址。

c 复制代码 
// 单链表查找
SListNode* SListFind(SListNode* plist, SLTDateType x)
{

	SListNode* cur = plist;
	while (cur != NULL)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return 0;
}

📖2.7 在pos位置之前插入

在pos位置之前插入有一种特殊的情况就是头插，要改变plist的值，我们要传二级指针进去。同时我们要创建一个指针变量，找到pos之前的位置，才能使链表连接起来。

c 复制代码 
void SListInsertAfter(SListNode** pplist,SListNode* pos, SLTDateType x)
{
	assert(pos);
	if (pos == *pplist)
	{
		SListPushFront(pplist, x);
	}
	else
	{
		SListNode* prev = *pplist;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		SListNode* newnode = BuySListNode(x);
		newnode->next = pos;
		prev->next = newnode;
	}
}

📖2.8 在pos位置之后插入

这里我们要注意地址赋值的顺序，顺序不对会造成内存泄漏。如果先把newnode的地址赋给pos的指针域，就会丢失下一个节点的地址。

c 复制代码 
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDateType x)
{
	assert(pos);
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}

📖2.9 删除pos位置

有可能删除的是头节点，所以要传递二级指针。

c 复制代码 
// 删除pos位置
void SLTErase(SListNode** pplist, SListNode* pos)
{
	assert(pos);
	if (pos == *pplist)
	{
		SListPopFront(pplist);
	}
	else
	{
		SListNode* prev = *pplist;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->next = pos->next;
		pos = NULL;
		free(pos);
	}
}

📖2.10 删除pos后面位置

c 复制代码 
void SListEraseAfter(SListNode* pos)
{
	assert(pos);
	if (pos->next == NULL)
	{
		return;
	}
	else
	{
		SListNode* next = pos->next;
		pos->next = next->next;
		free(next);
		next = NULL;
	}
}

📖2.11 销毁

c 复制代码 
void SListDestory(SListNode** pplist)
{
	assert(pplist);
	SListNode* cur = *pplist;
	SListNode* next = NULL;
	while (cur->next != NULL)
	{
		next = cur->next;
		free(cur);
		cur = NULL;
	}
	*pplist = NULL;
}

三、总代码

SList.h

c 复制代码 
#pragma once
// slist.h
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>

typedef int SLTDateType;
typedef struct SListNode
{
	SLTDateType data;
	struct SListNode* next;
}SListNode;

// 动态申请一个节点
SListNode* BuySListNode(SLTDateType x);
// 单链表打印
void SListPrint(SListNode* plist);
// 单链表尾插
void SListPushBack(SListNode** pplist, SLTDateType x);
// 单链表的头插
void SListPushFront(SListNode** pplist, SLTDateType x);
// 单链表的尾删
void SListPopBack(SListNode** pplist);
// 单链表头删
void SListPopFront(SListNode** pplist);
// 单链表查找
SListNode* SListFind(SListNode* plist, SLTDateType x);
// 单链表在pos位置之前插入x
void SListInsert(SListNode** pplist,SListNode* pos, SLTDateType x);
// 单链表在pos位置之后插入x
void SListInsertAfter(SListNode* pos,SLTDateType x);
// 删除pos位置
void SLTErase(SListNode** pphead, SListNode* pos);
// 删除pos后面位置
void SListEraseAfter(SListNode* pos);
// 销毁
void SListDestory(SListNode** pplist);

SList.c

c 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"SList.h"

// 动态申请一个节点
SListNode* BuySListNode(SLTDateType x)
{
	SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}

// 单链表打印
void SListPrint(SListNode* plist)
{
	SListNode* tail = plist;
	while (tail)
	{
		printf("%d->", tail->data);
		tail = tail->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

// 单链表尾插
void SListPushBack(SListNode** pplist, SLTDateType x)
{
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);
	if (*pplist == NULL)
	{
		*pplist = newnode;
	}
	else
	{
		SListNode* tail = *pplist;
		while (tail->next)
		{
			tail = tail->next;
		}
		tail->next = newnode;
	}
}

// 单链表的头插
void SListPushFront(SListNode** pplist, SLTDateType x)
{
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);

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

// 单链表的尾删
void SListPopBack(SListNode** pplist)
{
	assert(*pplist);
	if ((*pplist)->next == NULL)
	{
		free(*pplist);
		*pplist = NULL;
	}
	else
	{
		SListNode* tail = *pplist;
		while (tail->next->next)
		{
			tail = tail->next;
		}
		free(tail->next);
		tail->next = NULL;
	}
}

// 单链表头删
void SListPopFront(SListNode** pplist)
{
	assert(*pplist);

	SListNode* newnode = (*pplist)->next;
	free(*pplist);
	*pplist = newnode;

}

// 单链表查找
SListNode* SListFind(SListNode* plist, SLTDateType x)
{

	SListNode* cur = plist;
	while (cur != NULL)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return 0;
}


void SListInsert(SListNode** pplist,SListNode* pos, SLTDateType x)
{
	assert(pos);
	if (pos == *pplist)
	{
		SListPushFront(pplist, x);
	}
	else
	{
		SListNode* prev = *pplist;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		SListNode* newnode = BuySListNode(x);
		newnode->next = pos;
		prev->next = newnode;
	}
}
// 单链表在pos位置之后插入x
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDateType x)
{
	assert(pos);
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}

// 删除pos位置
void SLTErase(SListNode** pplist, SListNode* pos)
{
	assert(pos);
	if (pos == *pplist)
	{
		SListPopFront(pplist);
	}
	else
	{
		SListNode* prev = *pplist;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->next = pos->next;
		pos = NULL;
		free(pos);
	}
}

void SListEraseAfter(SListNode* pos)
{
	assert(pos);
	if (pos->next == NULL)
	{
		return;
	}
	else
	{
		SListNode* next = pos->next;
		pos->next = next->next;
		free(next);
		next = NULL;
	}
}


void SListDestory(SListNode** pplist)
{
	assert(pplist);
	SListNode* cur = *pplist;
	SListNode* next = NULL;
	while (cur->next != NULL)
	{
		next = cur->next;
		free(cur);
		cur = NULL;
	}
	*pplist = NULL;
}

本次的内容到这里就结束啦。希望大家阅读完可以有所收获，同时也感谢各位铁汁们的支持。文章有任何问题可以在评论区留言，小羊一定认真修改，写出更好的文章~~

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