单链表详解（无哨兵位），实现增删改查

1.顺序表对比单链表的缺点

中间或头部插入时，需要移动数据再插入，如果数据庞大会导致效率降低
每次增容就需要申请空间，而且需要拷贝数据，释放旧空间
增容造成浪费，因为一般都是以2倍增容

2.链表的基础知识

链表也是线性表的一种。物理结构：不一定线性，逻辑结构：一定是线性的
链表物理结构也不是线性的。链表由一个一个的节点组成
节点由 ：数据和指向下一个地方的指针。每一个节点都会存储下一个节点的地址
List 表示链表， S表示single ，Node表示节点

2.1链表基本结构

cpp 复制代码

typedef int SLDataType;//节点类型，S 表示节点，L表示链表
typedef struct SListNode
{
	SLDataType data;
	struct SListNode* next;
}SLNode;

3.代码实现

设置三个文件，SList.h 头文件 SList.c 功能实现文件，test.c测试文件
声明写在头文件里面 SList.h

cpp 复制代码

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>//用一个就申请一个空间
#include <assert.h>

typedef int SLDataType;
typedef struct SListNode
{
	int data;
	struct SListNode* next;
}SLNode;

//链表打印
void SLPrint(SLNode* phead);

3.1.实现思路

为两个节点开辟空间，并通过赋值给他们链接起来，通过节点内的地址
通过传过来的头节点去找尾节点，从而达到遍历链表
通过改变pcur的指向，相当于可以访问下一块空间了

cpp 复制代码

void SLPrint(SLNode* phead)//phead 表示头节点
{
	SLNode* pcur = phead;//pcur 临时的节点
	while (pcur != 0)
	{
		printf("%d->", pcur->data);
		pcur = pcur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

3.1.1测试方法

开辟了空间并且把他们都串起来。

cpp 复制代码

void SListTest1()
{
	SLNode* Node1 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));//初始化
	Node1->data = 1;
	SLNode* Node2 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
	Node2->data = 2;
	SLNode* Node3 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
	Node3->data = 3;
	Node1->next = Node2;
	Node2->next = Node3;
	Node3=->next = NULL;//最后一个置为NULL

	//打印链表
	SLPrint(Node1);
}

3.1.2当while循环条件不一样时

这里用图说明问题，当pcur 和pcur->next 。pcur不为NULL，还会多走一步。
pucr->next 为空不往下走，就是说，pcur 比pcur->next,多走一步

4.0尾插

在尾插开始之前，需要判断两种情况
1. 第一种就是空链表和非空链表，如果为空链表，肯定要开辟空间的
2. 在这个新开辟的空间里面，顺便一起把需要插入的数据放这里一起插入，也就说涉及到插入会对空间进行增加的就要新空间
3. 开辟好了空间，判断有效性，然后放入数据，再给个NULL

cpp 复制代码

//新空间
SLNode* SLBuyNode(SLDataType x)
{
	SLNode* Newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
	if (Newnode == NULL)
	{
		perror("malloc New");
		exit(1);//非0表示异常返回，会导致直接跳出整个程序
	}
	//开辟完新空间记得放入数据
	Newnode->data = x;
	Newnode->next = NULL;

	return Newnode;//开辟完空间要记得返回
}

如果不是空链表，就要通过头结点找到尾节点，一定是要找到存放下一个节点的next
找了尾节点，就可以直接在尾节点放上新开辟好，因为对应数据已经在新空间里弄好了

cpp 复制代码

//链表尾插
void SLPushBack(SLNode** pphead, SLDataType x)
{
	assert(pphead);//这里不能判断*pphead,因为有可能本来就是空链表
	//尾插的时候需要看是否为NULL,空链表和非空链表
	SLNode* Newnode = SLBuyNode(x);//把需要插入的值传过去
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = Newnode;//如果是NULL就把新开辟的给到头节点
	}
	else
	{
		SLNode* ptail = *pphead;
		while (ptail->next != NULL)//查找尾节点
		{
			ptail = ptail->next;
		}
		ptail->next = Newnode;//新节点里面已经置为空指针
	}
}

4.1测试方法

往后的测试方法都不写了，学会了后根据对应参数测试就OK了。
这里注意一定要传二级指针的地址，对一级指针改变指向就是要传二级指针
**举个例子，**看下面一个传址调用，另外一个是传值调用

cpp 复制代码

SListTest2()
{
	SLNode* node = NULL;//新创建的节点要初始化
	//测试尾插
	//SLPushBack(&node, 2);
	//SLPushBack(&node, 3);
	//SLPushBack(&node, 4);
	//SLPrint(node);
	//测试头插
	SLPushFront(&node, 4);
	SLPushFront(&node, 3);
	SLPushFront(&node, 2);
	SLPushFront(&node, 1);
	SLPrint(node);
}

1.可以看上面你要&node的地址才能对node改变，而不是他创建node，而你就传node，这个就和传值调用不就一样了吗？

5.0头插

assert(pphead);//这里不能判断*pphead,因为有可能本来就是空链表
头插当然就很简单了，直接让新开辟的空间指向头节点
然后把头结点权限给新空间，让他newnode来当第一个

cpp 复制代码

//链表头插
void SLPushFront(SLNode** pphead, SLDataType x)
{
	assert(pphead);//这里不能判断*pphead,因为有可能本来就是空链表
	SLNode* newnode = SLBuyNode(x);
	newnode->next = *pphead;//把之前的头节点给到新节点
	*pphead = newnode;//头插成为新节点
}

6.0尾删

第一种：如果是一个节点就可以直接删除
第二种：在进行尾删的时候也要找尾，而且还有保留前一个节点的地址
然后保留的前一个节点的地址，他指向的下一个地址就可以置为NULL

cpp 复制代码

//链表尾删
void SLDelBack(SLNode** pphead)
{
	//传过来的地址必须有效
	assert(pphead && *pphead);
	//首先要考虑2种情况，有链表的情况,一个节点的情况
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		SLNode* ptail = *pphead;//再创建一个临时的指针更好，可以避免优先级问题，还有能保留源地址
		SLNode* pcur = *pphead;
		while (ptail->next)
		{
			pcur = ptail;//ptail指向前的一个节点
			ptail = ptail->next;
		}
		free(ptail);//直接free ptail
		ptail = NULL;
		pcur->next = NULL;
	}
}

6.1尾删最后一步，倒推图

7.头删

链表不能为空，为NULL删什么啊，当然对应的二级指针也不能为空
-> 符号优先级比 * 星号高
两个问题点
1. 一个节点：这个问题怎么提出的因为链表为空不能删会报错，那么本身方法无意义了
2. 多个节点：先把指向的节点给到*pphead，也就是我们的头节点，然后再删除之前的头节点
头删的时候要把这个节点删除，但是我们要能找到下一个节点并成为头节点
由此可以得出先把next = Node1->next。不能直接给赋值给*pphead，因为后面还要删除头节点，所以我们先保存下一个节点的地址

cpp 复制代码

void SLDelFront(SLNode** pphead)
{
	assert(pphead && *pphead);//链表为空就没有删除的意义了
	SLNode* next = (*pphead)->next;//保存下一个节点
	free(*pphead);
	*pphead = next;
}

8.链表查找节点

在查找链表的时候，你可能要想想，指针走到后面的NULL，万一后面还有需要查找的值呢？所以还要备份一个源数据
遍历向后查找，找到返回这个节点。
这个查找代码就是向后遍历，如果相等就返回，否则返回NULL

cpp 复制代码

SLNode* SLFind(SLNode* phead, SLDataType x)
{
	assert(phead);//等价与 phead != NULL
	SLNode* pcur = phead;//可能需要多次查找
	while (pcur)//结束调试是最后一个节点的后一个NULL，往下查找无意义
	{
		if (pcur->data == x)
		{
			return pcur;//如果到了当前节点，就找到当前节点下面的值
		}
		pcur = pcur->next;//访问到当前节点指向的下一个，没有向下查找条件会死循环
	}
	return NULL;
}

9.指定位置之前插入

insert 插入 after 在什么之后 prev 在什么之前，对数据增加和删除，就需要二级指针
链表的二级指针不能为空，而且链表也不能为空 因为要pos要通过链表找打指定位置，当然pos也不能为NULL，在NULL的位置插入吗
prev需要找到pos之前的位置while(prev->next ! = 0),没有找到就继续往下走
prev 和 pos都找到了，那么要在两者之前插入
注意： 关于pos参数，是Find查找到前的，因为find是查找函数，找到指定位置然后返回

cpp 复制代码

void SLInsert(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLDataType x)
{
	assert(pphead && *pphead);
	assert(pos);//不能为空，为你还找啥呢？
	if (pos == *pphead)
	{
		SLPushFront(pphead, x);
	}
	else
	{
		SLNode* prev = *pphead;//prev 表示 pos的前一个节点
		SLNode* newnode = SLBuyNode(x);
		while (prev->next != pos)//如过指向的下一个节点不是pos，则继续往下找
		{
			prev = prev->next;
		}
		newnode->next = pos;
		prev->next = newnode;
	}
}

10.在指定位置之后插入数据

从图中可以看出正确的方式是的二种，第一种导致找不到pos->next的节点
在指定位置之后不需要第一个有效节点，用不到第一个节点，通过pos就可以找到后面一个节点

cpp 复制代码

//在指定位置之后插入
void SLInsetAfter(SLNode* pos, SLDataType x)
{
	assert(pos);//指定为空，还怎么删除
	SLNode* newnode = SLBuyNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;//pos->next 原先指向的数据已经给到newnode->next
}

11.pos位置删除

首先就是要断言，传过来的二级指针里面装着的链表，当然都不能为空，pos节点为空了就说明指定位置没有该数据
情况1：pos不是第一个有效节点的位置
情况2：pos是第一个有效节点的位置

cpp 复制代码

//删除pos节点
void SLErase(SLNode** pphead, SLNode* pos)
{
	assert(pphead && *pphead);
	assert(pos);
	//两种情况：1.pos节点没有指向第一个有效节点，反之就是指向了
	if (pos == *pphead)
	{
		//相当于头删了
		SLDelFront(pphead);
	}
	else
	{
		SLNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)//他指向的节点，等于了pos就相当于找到了前一个节点
		{
			prev = prev->next;//通过当前的找到下一个，直到找到pos
		}
		//prev -> pos -> pos->next
		prev->next = pos->next;
		free(pos);
		pos = NULL;
	}
}

12.pos之后的节点删除

pos和pos->next,的节点都不能为NULL，下一个节点为NULL你删除什么？
在删除pos之后的节点之前，我们要先保存pos->next这个节点，防止内存泄漏，创建一个临时的del 变量来保存

cpp 复制代码

//删除pos节点之后的
void SLEraseAfter(SLNode* pos)
{
	assert(pos && pos->next);//都不能为空
	SLNode* del = pos->next;
	pos->next = del->next;
	free(del);
	del = NULL;
}

13.销毁节点

销毁节点需要一个一个的销毁
大致的思路是
1. 先保存下一个节点的地址，然后再释放这个节点
2. 释放完后，把下一个节点的地址给pcur，从而构成循环
3. 直到为NULL为止

cpp 复制代码

//销毁链表
void SLDesTroy(SLNode** pphead)
{
	SLNode* pcur = *pphead;
	while (pcur)
	{
		SLNode* del = pcur->next;//在销毁之前保存下一个节点的地址
		free(pcur);
		pcur = del;
	}
	pcur = NULL;
}

4.最后的完整代码

4.1头文件部分

cpp 复制代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
typedef int SLDataType;
typedef struct SListNode
{
	SLDataType val;
	struct SListNode* next;
}SLNode;

//链表打印
void SLPrint(SLNode* phead);

//链表尾插和头插
void SLPushBack(SLNode** pphead, SLDataType x);
void SLPushFront(SLNode** pphead, SLDataType x);

//链表头删和尾删
void SLDelBack(SLNode** pphead);
void SLDelFront(SLNode** pphead);

//链表查找
SLNode* SLFind(SLNode* phead, SLDataType x);

//链表pos之前插入
void SLInset(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLDataType x);

//链表pos之后插入
void SLInsetAfter(SLNode* pos, SLDataType x);

//链表pos节点删除
void SLErase(SLNode** pphead,SLNode* pos);

//链表pos之后删除
void SLEraseAfter(SLNode* pos);

//链表的销毁
void SLDesTroy(SLNode* pphead);

4.2方法部分

cpp 复制代码

#include "SList.h"
void SLPrint(SLNode* phead)
{
	SLNode* pcur = phead;
	while (pcur)//如果是pcur->next为结束条件会导致，提前结束不进入循环
	{
		printf("%d->", pcur->val);
		pcur = pcur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}
//新节点空间
SLNode* SLBuyNode(SLDataType x)
{
	SLNode* Newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
	if (Newnode == NULL)
	{
		perror("malloc new");
		exit(1);//异常返回退出整个工程
	}
	Newnode->val = x;
	Newnode->next = NULL;
	return Newnode;
}
//尾插
void SLPushBack(SLNode** pphead, SLDataType x)
{
	assert(pphead);
	SLNode* newnode = SLBuyNode(x);
	//空链表和非空链表
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		SLNode* ptail = *pphead;
		while (ptail->next != NULL)
		{
			ptail = ptail->next;
		}
		ptail->next = newnode;
	}
}
//头插
void SLPushFront(SLNode** pphead, SLDataType x)
{
	assert(pphead);
	SLNode* newnode = SLBuyNode(x);
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;//直接把第一个节点的位置给newnode，成为新的头结点
}

//尾删
void SLDelBack(SLNode** pphead)
{
	assert(pphead && *pphead);
	//一个节点的情况
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		SLNode* prev = *pphead;//保留的前一个节点
		SLNode* ptail = *pphead;
		while (ptail->next != NULL)//跳出循环就表示找到前一个节点了
		{
			prev = ptail;//保留了结束前的前一个地址
			ptail = ptail->next;
		}
		free(ptail);
		ptail = NULL;
		prev->next = NULL;//指向的下一个节点为NU
	}
}

//头删
void SLDelFront(SLNode** pphead)
{
	assert(pphead && *pphead);
	SLNode* pcur = (*pphead)->next;
	free(*pphead);
	*pphead = pcur;
}

//查找
SLNode* SLFind(SLNode* phead, SLDataType x)
{
	assert(phead);
	SLNode* pcur = phead;
	while (pcur)
	{
		if (pcur->val == x)
			return pcur;
		pcur = pcur->next;
	}
	return NULL;
}

//pos位置之前插入
void SLInset(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLDataType x)
{
	assert(pphead && *pphead);
	assert(pos);
	SLNode* newnode = SLBuyNode(x);
	if (*pphead == pos)//因为下面一种会找不到
	{
		SLPushFront(pphead, x);//这里要传二级指针因为，要对链表进行改变
	}
	else
	{
		SLNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		//perv pos
		newnode->next = pos;
		prev->next = newnode;
	}

}
//pos之后插入
void SLInsetAfter(SLNode* pos, SLDataType x)
{
	assert(pos);
	SLNode* newnode = SLBuyNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}

//pos位置处删除
void SLErase(SLNode** pphead, SLNode* pos)
{
	assert(pos);
	if (*pphead == pos)//调用头删
	{
		SLDelFront(pphead);
	}
	else
	{
		SLNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->next = pos->next;
		free(pos);
		pos = NULL;
	}
}

//pos之后删除
void SLEraseAfter(SLNode* pos)
{
	assert(pos && pos->next);//pos后面的一个节点也不能为NULL
	SLNode* del = pos->next;
	pos->next = del->next;
	free(del);
	del = NULL;
}

//销毁链表
void SLDesTroy(SLNode** pphead)
{
	SLNode* pcur = *pphead;
	while (pcur)
	{
		SLNode* del = pcur->next;//在销毁之前保存下一个节点的地址
		free(pcur);
		pcur = del;
	}
	pcur = NULL;
}

4.3测试部分

cpp 复制代码

#include "SList.h"
SListTest1()
{
	SLNode* node = NULL;//新创建的节点要初始化
	//测试尾插
	//SLPushBack(&node, 2);
	//SLPushBack(&node, 3);
	//SLPushBack(&node, 4);
	//SLPrint(node);
	//测试头插
	SLPushFront(&node, 4);
	SLPushFront(&node, 3);
	SLPushFront(&node, 2);
	SLPushFront(&node, 1);
	SLPrint(node);

	测试尾删
	//SLDelBack(&node);
	//SLDelBack(&node);
	//SLDelBack(&node);
	//SLDelBack(&node);
	//SLPrint(node);

	测试头删
	//SLDelFront(&node);
	//SLDelFront(&node);
	//SLDelFront(&node);
	//SLDelFront(&node);
	//SLDelFront(&node);
	//SLPrint(node);

	//测试查找
	SLNode* find = SLFind(node,3);
	if (find)//非0值，NULL其实原本意思也是0
		printf("找到了\n");
	else
		printf("没找到\n");

	//pos前插入
	//SLInset(&node, find, 11);
	//SLPrint(node);
	//pos后插入
	//SLInsetAfter(find, 22);
	//SLPrint(node);

	//删除pos位置
	//SLErase(&node, find);
	//SLPrint(node);

	//删除pos位置之后的
	SLEraseAfter(find);
	SLPrint(node);

	SLDesTroy(&node);
}
int main()
{
	SListTest1();
	return 0;
}

总结：

做代码题的时候，把可能发生情况按照步骤写清楚，分为几点等等
最好把每个情况里的推导步骤也要写清楚