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单链表的实现
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Gitee\]([sllist/sllist · petrichor/2024-summer-c-language - 码云 - 开源中国 (gitee.com)](https://gitee.com/petrichor2024/2024-summer-c-language/tree/master/sllist/sllist))
### 概念与结构
#### 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。
类比火车地铁，都是一节一节的
* 淡季时车次的车厢会相应减少，旺季时车次的车厢会额外增加几节。只需要将火车里的某节车厢去掉/ 加上，不会影响其他车厢，每节车厢都是独立存在的。
在链表⾥，每节"⻋厢"是什么样的呢?
#### 结构：
**与顺序表不同的是，链表⾥的每节"⻋厢"都是独⽴申请下来的空间，我们称之为"结点/结点"。**
> 结点的组成主要有两个部分：当前结点要保存的数据和保存下⼀个结点的地址（指针变量）。
* 图中指针变量plist保存的是第⼀个结点的地址，我们称plist此时"指向"第⼀个结点，如果我们希望 plist"指向"第⼆个结点时，只需要修改plist保存的内容为0x0012FFA0。
* 链表中每个结点都是**独立申请**的（即需要插⼊数据时才去申请⼀块结点的空间），我们需要通过指针 变量来保存下⼀个结点位置才能从当前结点找到下⼀个结点。
### 链表的性质
> 1、链式机构在逻辑上是连续的，在物理结构上不⼀定连续
>
> 2、结点⼀般是从堆上申请的
>
> 3、从堆上申请来的空间，是按照⼀定策略分配出来的，每次申请的空间可能连续，可能不连续
*** ** * ** ***
### 链表的分类
> 链表的结构⾮常多样，以下情况组合起来就有8种（2x2x2）链表结构：
> 链表说明：
* 虽然有这么多的链表的结构，但是我们实际中最常⽤还是两种结构：**单链表和双向带头循环链表**
1. **无头单向非循环链表**：结构简单，⼀般不会单独⽤来存数据。实际种更多是作为其他数据结构的⼦结构，如哈希桶、图的邻接表等等。另外这种结构在笔试⾯试中出现很多。
2. **带头双向循环链表** ：结构最复杂，⼀般⽤在单独存储数据。实际中使⽤的链表数据结构，都是带头双向循环链表。但是这个结构虽然结构复杂，但是使⽤代码实现以后会发现结构会带来很多优势，实现反⽽简单了，在下一篇博客我们将进行双向链表的实现。
### 单链表的实现
**即不带头单向不循环链表**
#### 单链表的创建和打印及销毁
*** ** * ** ***
SList.h(其中方法会一一讲到)
* 定义链表结构
* 将存储数据类型重命名(方便之后替换-\>例如我们要求单链表内存储char类型数据，只用改一行代码即可)
* 函数的声明，声明的时候参数只需要类型就可以了，名字加不加都一样
```c
#pragma once
#include
#include
#include
typedef int SLTDataType;
typedef struct SListNode
{
SLTDataType data;
struct SListNode* next;
}SLTNode;
void creatlist();
SLTNode* SLTBuyNode(SLTDataType x);
void printlist(SLTNode*);
//插入
void SLTPushBack(SLTNode**, SLTDataType);
void SLTPushFront(SLTNode**, SLTDataType);
//删除
void SLTPopBack(SLTNode**);
void SLTPopFront(SLTNode**);
//查找
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x);
//指定位置插入数据
void SLTInsert(SLTNode**, SLTDataType, SLTNode*);
void SLTInsertAfter( SLTDataType, SLTNode*);
//删除指定节点
void SLTErase(SLTNode**, SLTNode*);
void SLTEraseAfter(SLTNode*);
//销毁链表
void SListDestroy(SLTNode**);
```
*** ** * ** ***
test.c
* 用来测试我们写的函数(函数的调用)
* 这一部分就是自己写的时候用的测试用例，随便什么都行
养成好习惯，写一个方法测试一次，不然找错误的时候会很痛苦😜
```c
#include "sllist.h"
//实际操作中不会这么去创建链表
void creatlist()
{
SLTNode* node1 = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
node1->data = 1;
SLTNode* node2 = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
node2->data = 2;
SLTNode* node3 = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
node3->data = 3;
SLTNode* node4 = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
node4->data = 4;
node1->next = node2;
node2->next = node3;
node3->next = node4;
node4->next = NULL;
SLTNode* plist = node1;
printlist(plist);
}
void test1()
{
SLTNode* plist = NULL;
//SLTPushBack(&plist, 1);
//SLTPushBack(&plist, 2);
//SLTPushBack(&plist, 3);
//SLTPushBack(&plist, 4);
SLTPushBack(NULL, 4);
SLTPushFront(&plist, 1);
SLTPushFront(&plist, 2);
SLTPushFront(&plist, 4);
SLTPushFront(&plist, 3);
//SLTPopBack(&plist);
//SLTPopBack(&plist);
//SLTPopFront(&plist);
//SLTPopFront(&plist);
//SLTNode* m=SLTFind(plist, 3);
//if (m!= NULL)
//{
// printf("找到了\n");
//}
SLTInsert(&plist, 3, m);
//SLTInsertAfter( 6, m);
// SLTErase(&plist, m);
//SLTEraseAfter(m);
SListDestroy(&plist);
printlist(plist);
}
int main()
{
//creatlist();
test1();
return 0;
}
```
##### 单链表的创建
> 可以看到在creatlist中我们是先随便申请几个节点然后将他们首尾相连
但链表的性质是每个节点都是独立申请的，即我们有需要才去申请一块节点的空间，所以我们实际中我们不会这样创建链表，只需一开始创建一个链表结点类型的指针plist，并将其置为空，表示此时链表为空，之后需要的时候我们通过插入一个节点并始终保持plist指向单链表第一个节点即可。
##### 单链表的打印
```c
void printlist(SLTNode* phead)
{
assert(phead);
SLTNode* p1 = phead;
while (p1)
{
printf("%d ", p1->data);
p1 = p1->next;
}
}
```
* **一般情况下，单链表已知的都是指向第一个节点的指针plist，因为我们只是打印不需要改变plist的指向，即不需要改变plist的值，所以我们用一级指针即可。**
* **基本思想仍是遍历**
##### 单链表的销毁
void SListDestroy(SLTNode** pphead)
{
assert(pphead && *pphead);
SLTNode* pcur = *pphead;
while (pcur)
{
SLTNode* p1 = pcur;
pcur = pcur->next;
free(p1);
p1 = NULL;
}
*pphead = NULL;
}
**- 这里我们要改变plist的值了，所以传二级指针（其实也可以传一级，只不过在调用完后别忘了把plist置为空哦(❁´◡\`❁)）**
*** ** * ** ***
#### 单链表的插入
##### 单链表头插
> 既然要插入我们就要先申请一块空间
```c
SLTNode* SLTBuyNode(SLTDataType x)
{
SLTNode* node = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
if (node == NULL)
{
perror("malloc fail!");
exit(1);
}
node->data = x;
node->next = NULL;
return node;
}
```
* **将申请新节点的函数分装起来，便于调用**
```c
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
assert(pphead);
SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
```
* **连接新节点和plist**
* **再让plist指向新节点**
##### 单链表尾插
```c
void SLTPushBack(SLTNode** pphead , SLTDataType x)
{
//申请新节点
assert(pphead);
SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);
if (*pphead==NULL)
{
*pphead = newnode;
}
else
{
SLTNode* ptail = *pphead;
while (ptail->next)
{
ptail = ptail->next;
}
ptail->next = newnode;
}
}
```
* 分两种情况
* **链表为空，plist直接指向新节点**
* **链表不为空，找尾节点再插入**
##### 单链表在指定位置之前插入数据
```c
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTDataType x, SLTNode* pos)
{
assert(pphead && pos);
if (pos == *pphead)
{
SLTPushFront(pphead,x);
}
else
{
SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);
SLTNode* prev = *pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
newnode->next = pos;
prev->next = newnode;
}
}
```
* 分两种情况
* **若是pos和plist相同，说明就是头插，调用即可**
* **第二种情况，找到pos之前一个节点，一定要先改newnode的next指针，否则找不到pos下一个节点了**
##### 单链表在指定位置之后插入数据
```c
void SLTInsertAfter( SLTDataType x, SLTNode* pos)
{
assert(pos);
SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);
newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;
}
```
* **还是记得先改插入进来newnode的next指针**
*** ** * ** ***
#### 单链表的删除
##### 单链表的头删
```c
void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
assert(pphead && *pphead);
SLTNode* next = (*pphead)->next;
free(*pphead);
*pphead = next;
}
```
* **删除都别忘了判断链表是否为空，即plist是否为空**
##### 单链表的尾删
```c
void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
assert(pphead && *pphead);
SLTNode* ptail = *pphead;
SLTNode* prev = NULL;
while (ptail->next)
{
prev = ptail;
ptail = ptail->next;
}
if (prev)//处理只有一个节点的情况
{
prev->next = NULL;
prev=NULL;
}
else
*pphead = NULL;
free(ptail);
ptail = NULL;
}
```
* 同样分两种情况
* 当**链表多于一个节点时，找尾节点以及其前一个节点，将尾节点释放并把前一个节点next指针置为空**
* **当链表只有一个节点时，不需要将前一个节点next指针置为空，此时需要将plist置为空**
##### 单链表在指定位置删除数据
```c
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos )
{
assert(pos && pphead&&*pphead);
if (pos == *pphead)
{
SLTPopFront(pphead);
}
else
{
SLTNode* prev = *pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = pos->next;
free(pos);
pos = NULL;
}
}
```
* 分两种情况
* **pos和plist相同，即为头删**
* **第二种情况，先找到pos之前节点，再进行指针的更改即可**
##### 单链表在指定位置之后删除数据
```c
void SLTEraseAfter( SLTNode* pos)
{
assert(pos && pos->next);
SLTNode* del = pos->next;
pos->next = pos->next->next;
free(del);
del = NULL;
}
```
* **先保存pos之后节点，改变pos的next指针后再释放del**
*** ** * ** ***
#### 单链表的查找指定位置节点
```c
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
assert(phead);
SLTNode* pcur = phead;
while (pcur)
{
if (pcur->data==x)
{
return pcur;
}
pcur = pcur->next;
}
return NULL;
}
```
* **找到就返回指向节点的指针，否则返回空**
* **老规矩遍历就行了**
**SList.c(完整版)**
```c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "sllist.h"
void printlist(SLTNode* phead)
{
SLTNode* p1 = phead;
while (p1)
{
printf("%d ", p1->data);
p1 = p1->next;
}
}
SLTNode* SLTBuyNode(SLTDataType x)
{
SLTNode* node = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
if (node == NULL)
{
perror("malloc fail!");
exit(1);
}
node->data = x;
node->next = NULL;
return node;
}
void SLTPushBack(SLTNode** pphead , SLTDataType x)
{
//申请新节点
assert(pphead);
SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);
if (*pphead==NULL)
{
*pphead = newnode;
}
else
{
SLTNode* ptail = *pphead;
while (ptail->next)
{
ptail = ptail->next;
}
ptail->next = newnode;
}
}
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
assert(pphead);
SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
assert(pphead && *pphead);
SLTNode* ptail = *pphead;
SLTNode* prev = NULL;
while (ptail->next)
{
prev = ptail;
ptail = ptail->next;
}
if (prev)//处理只有一个节点的情况
prev->next = NULL;
else
*pphead = NULL;
free(ptail);
ptail = NULL;
}
void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
assert(pphead && *pphead);
SLTNode* next = (*pphead)->next;
free(*pphead);
*pphead = next;
}
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
assert(phead);
SLTNode* pcur = phead;
while (pcur)
{
if (pcur->data==x)
{
return pcur;
}
pcur = pcur->next;
}
return NULL;
}
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTDataType x, SLTNode* pos)
{
assert(pphead && pos);
if (pos == *pphead)
{
SLTPushFront(pphead,x);
}
else
{
SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);
SLTNode* prev = *pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
newnode->next = pos;
prev->next = newnode;
}
}
void SLTInsertAfter( SLTDataType x, SLTNode* pos)
{
assert(pos);
SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);
newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;
}
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos )
{
assert(pos && pphead&&*pphead);
if (pos == *pphead)
{
SLTPopFront(pphead);
}
else
{
SLTNode* prev = *pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = pos->next;
free(pos);
pos = NULL;
}
}
void SLTEraseAfter( SLTNode* pos)
{
assert(pos && pos->next);
SLTNode* del = pos->next;
pos->next = pos->next->next;
free(del);
del = NULL;
}
void SListDestroy(SLTNode** pphead)
{
assert(pphead && *pphead);
SLTNode* pcur = *pphead;
while (pcur)
{
SLTNode* p1 = pcur;
pcur = pcur->next;
free(p1);
p1 = NULL;
}
*pphead = NULL;
}
```
> 在单链表实现的函数中，特别有两点要注意：
>
> **1. 涉及到plist(指向第一个节点的指针)的指向改变时，一定记得传plist的地址，使用二级指针**
> **2. 在尾插/尾删中，都需要依据链表是否为空/链表是否多于一个节点来分情况讨论，目的是避免对空指针进行解引用造成的错误。**
以上就是单链表的实现方法啦，各位大佬有什么问题欢迎在评论区指正，您的支持是我创作的最大动力！❤️
