【数据结构初阶】单链表SLlist

吃不胖的熊猫2023-11-19 20:49

描述

不同于顺序表，顺序表 的数据是存储在一个连续的空间里的

而链表 它是链接起来的结构体地址。

所以我们不用像顺序表一样先创建一块空间出来，而是创建一个能存数据节点 和节点与下一个节点之间的连接；

所以："一个能存数据节点"我们用int Data表示；

"与下一个节点之间的连接"：我们用指针连接起来。

组织

打印

为了方便测试，我们先写个打印单链表的函数；

1.这个打印函数需要断言吗？

不需要，即使结构体为空，也能打印,只不过是没有数据而已，这时打印出来的就是空的。如果能打印出来，但是却断言报错，不太合适。

2.怎么打印？

用一个指针cur指向结构体，用while循环打印出来，当cur指向的结构体为空时，停止打印。

3.while的判断条件可以是while(cur->next)吗？
不可以，因为这样最后一个的数据就打印不出来了。

4.在while循环中，让cur指向下一个结构体，可以用cur++吗？

不可以，不同于顺序表，顺序表的数据是存储在一个连续的空间里的，链表它是链接起来的结构体地址，是节点与节点之间的连接，cur++无法指向下一个节点。

cpp 复制代码 
void SLTPrint(SLTNode* phead)
{
	SLTNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		printf("%d->", cur->Data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

1.尾插

每在插入一个数据之前，首先得为这个结构体开辟一个结点，

用malloc开辟，由于插入数据时我们都要进行开辟一个结点的操作，所以我们可以打包成一个函数**：**

进行尾插首先就是要找到尾节点，

找尾分两种情况：

  1. 当*pphead本身为空时，就直接将newnode插入就可以了；

  2. *pphead本身不为空时，只要找到tail->next为空的，那个就是结构体的尾了


当pphead不为空时，找尾while循环的判断条件可以写成这样tail！=NULL与插入结点时tail=newnode吗？

不可以，因为这样就无法保持链接状态了

尾插的本质是：原为节点中存储新的尾节点的地址。

cpp 复制代码 
SLTNode* SLTNewnode(SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("melloc fail");
		return NULL;
	}
	newnode->Data = x;
	newnode->next = NULL;
	
	return newnode;

}

void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	//创建节点
	SLTNode* newnode = SLTNewnode(x);
	if (newnode == NULL)
	{
		return;
	}

	//情况一：pphead为空
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	//情况二：pphead不为空
	else
	{
		//找到尾节点
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next)
		{
			tail = tail->next;
		}

		tail->next = newnode;
	}
}

2.尾删

1.尾删需要断言吗？

需要，因为如果链表为空，是删不了的；

2.尾删的思路

尾删分三种讨论：

1.如果链表为空，删不了，我们这里断言判断一下

2.链表中只有一个数据

3.链表中的数据为一个以上

cpp 复制代码 
void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
	assert(*pphead);

	//只有一个节点
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		//找尾置空
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next->next)
		{
			tail = tail->next;
		}
		free(tail->next);
		tail->next = NULL;
	}

}

3.头插

1.头插需要断言吗？

但是当链表为空的时候，可以插入数据，*pphead是不需要断言的。

2.头插的思路

首先先要创建一个结点，将结点的next与链表的第一个指针链接起来。最后要注意把链表的头给改成newnode。

cpp 复制代码 
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = SLTNewnode(x);
	if (newnode == NULL)
	{
		return;
	}

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

4.头删

1.头删需要断言吗？

空链表不能删除，所以*pphead也需要断言。

头删的思路：

cpp 复制代码 
void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
	assert(*pphead);
	

	SLTNode* head = *pphead;
	*pphead = head->next;
	free(head);
	head = NULL;

}

5.查找

1.查找需要断言吗？

不需要，链表为空就返回NULL；

2.查找的思路

当链表的cur不为空，就继续逐一比对，找到了就返回cur，没找到就指向下一个,直到cur指向空;

如果还没找到，就返回NULL；

这里的phead用一级指针就可以了，因为不用修改里面的任何值；

cpp 复制代码 
SLTNode* SListFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		if (cur->Data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	//如果没找到就返回NULL
	return NULL;
}

6.指定位置后插入

1.需要断言吗？

指定的位置pos不能为空，所以需要断言；

2.思路

创建一个新结点newnode，然后先让newnode->next = pos->next;让newnode的后面链接起来，在让pos和newnode链接起来pos->next = newnode;；

反过来写的话，由于pos->next已经被改了，所以不能是pos与newnode链接，插入就会失败；

cpp 复制代码 
void SLTInsertAfter( SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pos);


	SLTNode* newnode = SLTNewnode(x);
	if (newnode == NULL)
	{
		return;
	}

	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;

}

7.指定位置后删除

1.需要断言吗？

指定的位置pos不能为空，所以需要断言；

cpp 复制代码 
void SListEraseAfter( SLTNode* pos)
{
	assert(pos);

	if (pos->next == NULL)
	{
		printf("已是最后一个,不能删\n");
		return;
	}

	SLTNode* cur = pos->next;
	pos->next = pos->next->next;
	free(cur);
	cur= NULL;
}

8.链表的销毁

思路

结点逐一free，最后记得把*pphead改为最后的cur。

cpp 复制代码 
void SLTDel(SLTNode** pphead)
{
	assert(*pphead);

	SLTNode* cur = *pphead;
	SLTNode* prev = cur;
	while (cur)
	{
		prev = cur->next;
		free(cur);
		cur = prev;
	}
	*pphead = cur;
}

关于其他的一些细节问题

为什么不像顺序表一样写初始化函数？

可写可不写，这里结构体里面的数据比较少，我们在测试代码的时候直接用指针指向了一块空间。

为什么要传二级指针？

想要改变变量的数值而不会因为栈帧的销毁而销毁，就得取到该变量的地址；

什么时候要传二级指针，什么时候要传一级指针？

想要改变变量里的数值就要传址调用，二级指针用来接收一级指针；

如果只是简单的访问就用传值调用；

整个程序

.h文件

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

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


typedef int SLTDataType;

typedef struct SLTlist
{
	SLTDataType Data;	
	struct SLTlist * next;

}SLTNode;

void SLTPrint(SLTNode* phead);
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
void SLTPopBack(SLTNode** pphead);
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
void SLTPopFront(SLTNode** pphead);
SLTNode* SListFind(SLTNode* phead, SLTDataType x);
void SLTInsertAfter( SLTNode* pos, SLTDataType x);
void SListEraseAfter( SLTNode* pos);
void SLTDel(SLTNode** pphead);

.c文件

cpp 复制代码 
#include"SLlist.h"

void SLTPrint(SLTNode* phead)
{
	SLTNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		printf("%d->", cur->Data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

SLTNode* SLTNewnode(SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("melloc fail");
		return NULL;
	}
	newnode->Data = x;
	newnode->next = NULL;
	
	return newnode;

}

void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	//创建节点
	SLTNode* newnode = SLTNewnode(x);
	if (newnode == NULL)
	{
		return;
	}

	//情况一：pphead为空
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	//情况二：pphead不为空
	else
	{
		//找到尾节点
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next)
		{
			tail = tail->next;
		}

		tail->next = newnode;
	}
}

void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
	assert(*pphead);

	//只有一个节点
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		//找尾置空
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next->next)
		{
			tail = tail->next;
		}
		free(tail->next);
		tail->next = NULL;
	}

}

void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = SLTNewnode(x);
	if (newnode == NULL)
	{
		return;
	}

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

void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
	assert(*pphead);
	

	SLTNode* head = *pphead;
	*pphead = head->next;
	free(head);
	head = NULL;

}

SLTNode* SListFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		if (cur->Data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	//如果没找到就返回NULL
	return NULL;
}

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


	SLTNode* newnode = SLTNewnode(x);
	if (newnode == NULL)
	{
		return;
	}

	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;

}

void SListEraseAfter( SLTNode* pos)
{
	assert(pos);

	if (pos->next == NULL)
	{
		printf("已是最后一个,不能删\n");
		return;
	}

	SLTNode* cur = pos->next;
	pos->next = pos->next->next;
	free(cur);
	cur= NULL;
}

void SLTDel(SLTNode** pphead)
{
	assert(*pphead);

	SLTNode* cur = *pphead;
	SLTNode* prev = cur;
	while (cur)
	{
		prev = cur->next;
		free(cur);
		cur = prev;
	}
	*pphead = cur;
}
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