初阶数据结构之单链表详解

目录

一:单链表概念

二:单链表的基本操作

1.定义结点

2.创建链表(初始化链表)

3:新增结点

4.单链表尾插

5.单链表头插

6.单链表尾删

7:单链表头删

8.打印单链表

9.查找单链表结点

10.单链表删除指定结点

11.单链表结点修改

12.单链表结点前插入结点

三:代码总结

[SL List.h](#SL List.h)

[SL Lish.c](#SL Lish.c)


开门见山,直接开始讲解。(如有错误请指出,一定改正)

如果对你有所帮助的话,不妨点个赞再走。

一:单链表概念

单链表是一种线性数据结构,其特点是数据元素以节点的形式存储在内存中,这些节点在物理上可能是不连续的(他们的地址可能离的很远)。每个节点由一个数据域和一个指针域组成,数据域用于存储数据,而指针域包含了指向下一个节点的指针(即他们在逻辑上是连续的)。

图示:

同时,单链表可以分为带头结点和不带头结点两种。带头结点的单链表通常有一个头结点,它的指针域指向链表的第一个有效节点(首元节点),这样的设计便于进行一些特殊操作,例如删除所有节点同时保留链表。不带头结点的单链表直接从第一个有效节点开始,没有额外的头结点。

如上图的plist就是链表的头节点。

二:单链表的基本操作

1.定义结点

在实现单链表的操作之前,我们应该把结点定义出来,已知结点内存储结点数据(data)和下一个结点的地址(即一个指向下一个结点的指针),因此我们可以用结构体来定义结点。

//定义结点
typedef int SLTDataType;
typedef struct SListNode
{
	SLTDataType data;//数据域
	struct SListNode *next;//指针域

}SLNode;  

2.创建链表(初始化链表)

可以把链表初始化为两种形式。一种是带头结点的,一种是不带头节点的。

带头结点:

void initList(SLNode*head)//head为单链表头节点的指针
{
    assert(head);
    head = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));为头节点开辟空间
    head->next = NULL;
}

不带头结点:

void InitList(SLNode * head)
{
	assert(head);
	head=NULL;
}

3:新增结点

当我们在进行单链表的尾插和头插操作时,总要新增一个结点(即把新增加的数据转换成单链表结点类型),因此我们可以单独写一个新增结点的代码实现,当我们进行插入操作时直接引用即可。

//单链表的新增节点
 SLNode* AddList(SLTDataType x)//x为新增的结点数据
{
	SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));为新节点开辟空间
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("开辟结点空间失败");
		return NULL;
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}

4.单链表尾插

单链表尾插入结点之前,最后的一个结点是指向NULL的,因此只需要把最后一个结点由原来的指向NULL改为指向新插入的节点即可。

//单链表尾插结点
void PushBackList(SLNode**head,SLTDataType x)
{
	assert(head);
	SLNode* newnode = AddList(x);
	if (*head == NULL)
	{
		*head= newnode;
	}
	else
	{
	    SLNode* tail = *head;
		while (tail->next)
		{
		   tail = tail->next;
		}
		tail->next = newnode;
	}
}

关于这里为什么不传 SLNode*head 而是传 SLNode**head ?在此做一个解释。

首先,在主函数中创建一个指向头节点地址的结构体指针head:SLNode*head。

注意:地址就是指针,指针就是地址。

例如:head既是头结点head的地址,也是指向头节点head的指针。

那么此时我们如果传 head ,实际传给函数的就是head的地址,然后函数用SLNode*head这个一级指针来接收,并且只有当我们要对head的实际值进行修改等操作的时候才需要传给函数他的地址。

而如果我们传的是 &head(对指针取地址),那么我们实际传过去的就是 (指向head的指针的指针)也可以叫做(指向head地址的指针的地址),然后函数需要用SLNode **head这个二级指针来接收,并且只有当我们想要对(head的地址)或者说(指向head的指针)进行修改等操作的时候才需要传给函数&head,在函数中对地址进行操作不影响实际数据。

那么我们的插入操作实际上是要对谁进行操作的呢?

插入操作实际上是对指针(地址)进行操作,例如上面的代码中的 *head=newnode,就是把(新建立结点的地址)赋给了(指向head地址的指针),此时head指向的是newnode的地址。

因此,总的来说,是因为我们想要对指针(地址)进行操作,所以才用二级指针来接收。

希望你们可以理解哈哈。

5.单链表头插

单链表头插就是创建一个新的链表结点,然后把让链表结点指向原来的头节点即可。

//单链表头插结点
void PushFrontList(SLNode** head, SLTDataType x)
{
	assert(head);
    SLNode*newnode=AddList(x);
	SLNode*newhead = newnode;
	newnode->next =*head;
	*head= newhead;
}

6.单链表尾删

单链表尾删就是把单链表最后一个结点空间free掉,然后让单链表倒数第二个结点指向NULL。

但是需要注意两点。

(一):assert进行断言时,不仅需要断言head还要断言*head。

断言*head是为了确保指向head地址不为空,即断言指向头结点的的指针是否存在(链表是否为空)。

(二):尾删结点时要区分情况,一种是原链表只有1个结点的情况,一种是链表有多个结点的情况,因为如果链表只有一个结点,那么 while(tail->next)为空会导致进不去循环,导致头节点不能被删除。

//单链表尾删结点
void DelBackList(SLNode** head)
{
	assert(head&&*head);
	if ((*head)->next == NULL)
	{
		free(*head);
		*head = NULL;
	}
	else
	{
		SLNode* tail = *head;
		SLNode* prev = NULL;//创建prev用来保存倒数第二个结点的指针
		while (tail->next)
		{
			prev = tail;
			tail = tail->next;
		}
		free(tail);
        tail=NULL;
		prev->next = NULL;
	}
}

7:单链表头删

单链表头删其实就是把指向头节点的指针指向第二个结点,然后把原本的头节点的空间释放掉,那么第二个结点就成为了头节点。

//单链表头删
void DelFrontList(SLNode** head)
{ 
	assert(head && *head);
	SLNode* agohead = *head;
	*head = (*head)->next;
	free(agohead);
	agohead = NULL;

}

8.打印单链表

打印单链表十分简单,只需传单链表头节点的地址然后写个循环即可。

//打印单链表
void PrintList(SLNode* head)
{
	SLNode* p = head;
	while (p!=NULL)
	{
		printf("%d ", p->data);
		p= p->next;
	}
}

9.查找单链表结点

查找单链表结点就是输入结点的地址,然后遍历链表查找结点即可。

注意:因为我们只是对链表结点的地址进行比较,此时只需传head,用SLNode*head接收即可。

如果找到就返回结点的地址,如果没有找到就返回NULL。

//单链表查找数据
SLNode* FindList(SLNode* head, SLTDataType x)
{
	SLNode* find = head;
	while (find)
	{
		if (find->data == x)
		{
			printf("找到了");
            return find;
		}
		find = find->next;
	}
	printf("没找到");
	return NULL;
}

10.单链表删除指定结点

既然是要删除指定结点,那实际上是对结点地址进行删除,然后free空间,因此也是传&head,用SLNode**head接收。

//单链表删除指定位置结点
void EraseList(SLNode** head, SLNode* pos)
{
	assert(head && pos);
	if (pos == *head)//如果链表只有一个结点,则直接引入头删函数
	{
		DelFrontList(head);
	}
	else
	{
		SLNode* prev = *head;
        SLNode* phead= *head;
		while (phead != NULL)
		{ 
           if(phead==pos)
           {
              phead->next=prev->next;
           }
           prev=phead;
           phead=phead->next;
        }
    }
}

11.单链表结点修改

结点修改十分简单,只需找到结点然后修改他的data即可。

//单链表结点修改
void ModifyList(SLNode* head, SLNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(head && pos);
	SLNode* phead = head;
	while (phead != pos)
	{
		phead = phead->next;
	}
	phead->data=x;
}

12.单链表结点前插入结点

需要分情况讨论。

一种为链表中的头节点,这个结点刚好就是想要插入的那个结点,那么只需直接调用单链表头插函数即可。

另一种情况就是要寻找的结点在其他的位置。

//单链表结点前插
void InsertHeadList(SLNode** head, SLNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(head && pos);
	SLNode* prev = *head;
	SLNode* phead = *head;
	if (phead == pos)
	{
		PushFrontList(phead,x);
	}
	else
	{
		while (phead != pos)
		{
			prev = phead;
			phead = phead->next;
		}
		prev->next = AddList(x);
		AddList(x)->next = phead;
	}
}

13.单链表结点后插入结点

//单链表结点后插
void InsertBackList(SLNode** head, SLNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(head && pos);
	SLNode* phead = *head;
	SLNode* newnode = AddList(x);
	while (phead != pos)
	{
		phead = phead->next;
	}
	newnode->next = phead->next->next;
	newnode = phead->next;

}

14.单链表销毁

因为链表在逻辑结构上并不是连续的,因此我们需要一个节点一个结点地去销毁。

//销毁单链表
void DesTructList(SLNode** head)
{
	assert(head);
	SLNode* phead = *head;
	while (phead != NULL)
	{
		SLNode* next = phead->next;
		free(phead);
		phead=next;
	}
	*head = NULL;

}

三:代码总结

SL List.h

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

//定义结点
typedef int SLTDataType;
typedef struct SListNode
{
	SLTDataType data;//数据域
	struct SListNode *next;//指针域

}SLNode;  

//单链表初始化
void InitList(SLNode* head);

//单链表的新增节点(把新增的数据转换为结点结构体类型)
SLNode* AddList(SLTDataType x);

//单链表尾插结点
void PushBackList(SLNode**head,SLTDataType x);

//单链表头插结点
void PushFrontList(SLNode**head, SLTDataType x);

//打印单链表
void PrintList(SLNode* head);

//单链表尾删结点
void DelBackList(SLNode** head);

//单链表头删
void DelFrontList(SLNode** head);

//单链表查找数据
SLNode* FindList(SLNode* head,SLTDataType x);

//单链表删除指定位置结点
void EraseList(SLNode** head, SLNode* pos);

//单链表结点前插
void InsertHeadList(SLNode** head, SLNode* pos,SLTDataType x);

//单链表结点后插
void InsertBackList(SLNode**head,SLNode*pos,SLTDataType x);

//单链表结点修改
void ModifyList(SLNode** head, SLNode* pos, SLTDataType x);

//销毁单链表
void DesTructList(SLNode** head);

SL Lish.c

#include"SL List.h"

//单链表初始化
void InitList(SLNode* head)//head为单链表头节点的指针
{
	assert(head);
	head = NULL;
}

//单链表的新增节点
SLNode* AddList(SLTDataType x)//x为新增的结点数据
{
	SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("开辟结点空间失败");
		return NULL;
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}

//单链表尾插结点
void PushBackList(SLNode** head, SLTDataType x)
{
	assert(head);
	SLNode* newnode = AddList(x);
	if (*head == NULL)
	{
		*head = newnode;
	}
	else
	{
		SLNode* tail = *head;
		while (tail->next)
		{
			tail = tail->next;
		}
		tail->next = newnode;
	}
}

//单链表头插结点
void PushFrontList(SLNode** head, SLTDataType x)
{
	assert(head);
	SLNode* newnode = AddList(x);
	SLNode* newhead = newnode;
	newnode->next = *head;
	*head = newhead;
}

//打印单链表
void PrintList(SLNode* phead)
{
	SLNode* p = phead;
	while (p!=NULL)
	{
		printf("%d ", p->data);
		p= p->next;
	}
}

//单链表尾删结点
void DelBackList(SLNode** head)
{
	assert(head && *head);
	if ((*head)->next == NULL)
	{
		free(*head);
		*head = NULL;
	}
	else
	{
		SLNode* tail = *head;
		SLNode* prev = NULL;//创建prev用来保存倒数第二个结点的指针
		while (tail->next)
		{
			prev = tail;
			tail = tail->next;
		}
		free(tail);
		tail = NULL;
		prev->next = NULL;
	}
}

//单链表头删
void DelFrontList(SLNode** head)
{
	assert(head && *head);
	SLNode* agohead = *head;
	*head = (*head)->next;
	free(agohead);
	agohead = NULL;

}

//单链表查找数据
SLNode* FindList(SLNode* head, SLTDataType x)
{
	SLNode* find = head;
	while (find)
	{
		if (find->data == x)
		{
			printf("找到了");
			return find;
		}
		find = find->next;
	}
	printf("没找到");
	return NULL;
}

//单链表删除指定位置结点
void EraseList(SLNode** head, SLNode* pos)
{
	assert(head && pos);
	if (pos == *head)//如果链表只有一个结点,则直接引入头删函数
	{
		DelFrontList(head);
	}
	else
	{
		SLNode* prev = *head;
		SLNode* phead = *head;
		while (phead != NULL)
		{
			if (phead == pos)
			{
				phead->next = prev->next;
			}
			prev = phead;
			phead = phead->next;
		}
	}
}

//单链表结点前插
void InsertHeadList(SLNode** head, SLNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(head && pos);
	SLNode* prev = *head;
	SLNode* phead = *head;
	if (*head == pos)
	{
		PushFrontList(head, x);
	}
	else
	{
		while (phead != pos)
		{
			prev = phead;
			phead = phead->next;
		}
		prev->next = AddList(x);
		AddList(x)->next = phead;
	}
}

//单链表结点后插
void InsertBackList(SLNode** head, SLNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(head && pos);
	SLNode* phead = *head;
	SLNode* newnode = AddList(x);
	while (phead != pos)
	{
		phead = phead->next;
	}
	newnode->next = phead->next->next;
	newnode = phead->next;

}

//单链表结点修改
void ModifyList(SLNode** phead, SLNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(phead && pos);
	SLNode* pa = *phead;
	while (pa != pos)
	{
		pa = pa->next;
	}
	pa = AddList(x);
}

//销毁单链表
void DesTructList(SLNode** head)
{
	assert(head);
	SLNode* phead = *head;
	while (phead != NULL)
	{
		SLNode* next = phead->next;
		free(phead);
		phead=next;
	}
	*head = NULL;

}

至此,初阶数据结构之单链表已讲解完毕。

完结撒花。

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