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单链表的实现
代码位置
[Gitee](sllist/sllist · petrichor/2024-summer-c-language - 码云 - 开源中国 (gitee.com))
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
- 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。
- 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 <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
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!❤️