数据结构之单链表

目录

一、单链表

[1.1 什么是单链表](#1.1 什么是单链表)

[1.2 单链表的特点](#1.2 单链表的特点)

[1.3 单链表与顺序表的区别](#1.3 单链表与顺序表的区别)

二、C语言实现

[2.1 SList.h](#2.1 SList.h)

[2.2 SList.c](#2.2 SList.c)

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一、单链表

1.1 什么是单链表

单链表是一种常见的数据结构，用于存储一系列元素，这些元素按照线性顺序排列，并且每个元素都包含一个指向下一个元素的指针（称为"next"指针）。单链表由一系列节点组成，每个节点包含两部分信息：数据域和指针域。数据域存储节点所包含的数据，而指针域则存储指向下一个节点的指针。

struct SListNode
{
    int data;                 // 节点数据
    struct SListNode* next;   // 下⼀个节点的地址
};

1.2 单链表的特点

• 每个节点都包含指向下一个节点的指针，最后一个节点的指针为空（NULL）。
• 可以在链表的任何位置插入或删除元素，而不需要移动其他元素，只需修改相应节点的指针即可。
• 链表的插入和删除操作的时间复杂度为O(1)，在链表中查找特定元素的时间复杂度为O(n)，其中n是链表的长度。

1.3 单链表与顺序表的区别

1. 由于单链表的节点通过指针连接，因此它不需要连续的内存空间，这使得它在插入和删除操作方面比数组更加灵活。
2. 然而，由于无法直接访问链表中的任意位置元素，因此在需要随机访问元素的情况下，单链表的效率可能不如数组。

二、C语言实现

难点：对单链表的操作本质上是对结构体指针的操作。根据前面指针的相关知识以及对比顺序表的操作，不难发现：凡是涉及到对链表的修改操作时，需要传址调用函数。在链表中也就是传指针的地址，所以参数为二级指针。

2.1 SList.h

#pragma once

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

typedef int SLTDataType;

typedef struct SlistNode
{
	SLTDataType data;
	struct SlistNode* next;
}SLTNode;

//链表打印
void SLTPrint(SLTNode* phead);

//链表销毁
void SLTDestory(SLTNode** pphead);

// 头插
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
// 尾插
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
// 头删
void SLTPopFront(SLTNode** pphead);
// 尾删
void SLTPopBack(SLTNode** pphead);

// 查找
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x);

// 在指定位置之前插⼊数据
void SLTInsertBefore(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x);
// 在指定位置之后插入数据
void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x);

// 删除指定位置的节点
void SLTDelete(SLTNode** pphead, SLTNode* pos);

2.2 SList.c

#include"SList.h"
//单链表的打印
void SLTPrint(SLTNode* phead)
{
	SLTNode* pcur = phead;
	while (pcur)
	{
		printf("%d->", pcur->data);
		pcur = pcur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

//将动态开辟空间的重复操作单独封装
SLTNode* SLTBuyNode(SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;

	return newnode;
}


// 尾插
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);
	SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);
	//判断是否为空节点
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		//找尾节点
		SLTNode* ptail = *pphead;
		while (ptail->next)
		{
			ptail = ptail->next;
		}
		ptail->next = newnode;
	}
	
}
//头插
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);
	SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode; 
}
//尾删
void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
	assert(pphead);
	assert(*pphead);
	//链表只有一个节点
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		//找尾节点
		SLTNode* ptail = *pphead;
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (ptail->next)
		{
			prev = ptail;
			ptail = ptail->next;
		}
		free(ptail);
		ptail = NULL;
		prev->next = NULL;
	}
	
}
//头删
void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
	assert(pphead);
	assert(*pphead);
	//链表只有一个节点
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		SLTNode* phead = *pphead;
		*pphead = (*pphead)->next;
		free(phead);
	}
}
// 查找
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
	assert(phead);
	SLTNode* pcur = phead;    //不修改原指针指向
	while (pcur)
	{
		if (phead->data == x)
		{
			return pcur;
		}
		pcur = phead->next;
	}
	return NULL;
}
// 在指定位置之前插⼊数据
void SLTInsertBefore(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pphead && *pphead);
	assert(pos);
	SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);
	SLTNode* prev = *pphead;
	//判断是否为头插
	if (pos == *pphead)
	{
		SLTPushFront(pphead, x);
	}
	else
	{
		//找到前一个结点
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		//重新连接
		prev->next = newnode;
		newnode->next = pos;
	}
	
}
// 在指定位置之后插⼊数据
void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pos);
	SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);
	newnode = pos->next;
	pos->next = newnode;
	
}
// 删除指定位置的节点
void SLTDelete(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{
	assert(pphead && *pphead);
	assert(pos);
	SLTNode* prev = *pphead;
	if (*pphead == pos)          //如果是头节点
	{
		SLTPopFront(pphead);
	}
	else
	{
		//寻找前一个节点
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->next = pos->next;
		free(pos);
		pos = NULL;
	}
	
}
//链表销毁
void SLTDestory(SLTNode** pphead)
{
	assert(pphead);
	SLTNode* pcur = *pphead;
	while (pcur)
	{
		SLTNode* temp = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = temp;
	}
	*pphead = NULL;
}