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前言
本篇的单链表完全来说是单向不带头单链表,这种和另外一种链表(双向带头循环链表)使用最广泛,我们只要对它们两个有所了解即可
正文开始!
一、链表的概念
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
二、链表的分类
三、链表的结构
就如同下图一样,一节一节,前面连着后面就是链表的一种表现
同时我们也发现以下几点:
- 从上图可看出,链式结构在逻辑上是连续的,但是在物理上不一定连续
- 节点一般都是在堆上申请出来的
- 从堆上申请空间,两次申请得到的内存可能连续,也可能不连续
物理结构:数据实际存储在内存中的结构;
逻辑结构:想象出来的结构
四、前置知识准备
在正式开始实现之前,我希望你有以下认识:
- 实现部分接口需要通过二级指针接受实参 :原因在于我们需要可以修改实参(而形参只是实参的一份拷贝,要想修改实参,必须得传指针,同样若实参本来就是指针,那么就要传指针的指针,即二级指针),而是实参为一级指针时(同样是传递地址),需要使用二级指针进行接受,否则获得临时拷贝,不会影响到实参。修改实参的情况,比如一开始为空,在插入时需将头指针存储在有效结点的的地址上,需要改变实参的值
- 单链表的初始化:这里实现链表,没有必要进行初始化,初始化对于一开始就要开辟的空间有初始化的需求,表示多个节点通过地址链接在一起,那么只需要开辟新节点的时候,初始化下就行了(有哨兵位需要初始化)
- 二级指针断言 :二级指针存放的是头节点的地址,头节点的地址为空,那么还有什么意义呢?
五、单链表的模拟实现
定义头节点
c
//单链表节点
//根据定义需要存储一个数据和一个指向下一个结点的指针
typedef int SLDataType;//定义数据类型,可以根据需要更改,typedef一下就很方便
typedef struct SList
{
SLDataType data; //数据域 存储数据
struct SList* next; //指针域 存储指向下一个结点的指针
}SList;
请注意,这里不能在节点内就单独用SList来定义next指针,因为这时候还没有typedef成功呢,还在节点内部
初始化单链表
因为创建一个变量实质是给变量开辟一块内存空间 ,但是这块内存空间可能有遗留的数据,所以在创建变量之后需要进行初始化,而数据域我们也不清楚到底该传那个,随便传个0就行,但是指针域就必须置空了,否则就是野指针
c
void SListInit(SList* phead)
{
assert(phead); //防止传入空指针,传入则报错
phead->data = 0; //将数据初始化为0
phead->next = NULL;//将结点指针初始化为NULL
}
销毁单链表
有开辟内存,自然而然的就有还回内存,即销毁单链表
c
void SListDestroy(SList* phead)
{
assert(phead);
SList* cur = phead; //为了能在后序找到头结点,所以新创建一个变量指向头结点
while (cur != NULL)
{
SList* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
}
我们不妨来想想为什么是传一级指针即可,首先,我们这里是为了销毁内存,虽然说形参的这个节点指针和实参的节点指针地址不一样,但是所存的节点都是同一个节点!,所以可以直接传指针,有因为我们说链表在物理上是不连续的,所以得通过指针跳着跳着一个个销毁
打印单链表
同样的,我们只要传一级指针就可以了,且通过指针来跳转
c
void SListPrint(SList* phead)
{
assert(phead);
SList* cur = phead;
while (cur != NULL)
{
printf("%d->", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("NULL\n");
}
申请节点
在插入中使用相当频繁,所以我们再对此单独实现一个函数,使得代码更加的结构化
请注意,指针并不单独开空间,它起到的更多是一个中间人的作用,通过指针来控制
c
SList* BuySeqList(SLDataType x)
{
SList* pnewNode = (SList*)malloc(sizeof(SList));//动态开辟一个单链表类型大小
if (pnewNode == NULL)//动态开辟的内存不一定成功,所以需要判断
{
printf("malloc fail\n");
exit(-1);
}
//内存开辟成功则把数据赋值到指定位置
pnewNode->data = x;
pnewNode->next = NULL;
return newnode;
}
头插数据
c
void SListPushFront(SList** pphead, SLDataType x)
{
SList* newnode = BuySeqList(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
尾插数据
c
void SListPushBack(SList** pphead, SLDataType x)
{
SList* newnode = BuySeqList(x);
if (*pphead == NULL) // 没有节点的时候
{
*pphead = newnode;
}
else // 有节点的时候
{
SList* tail = *pphead;
while (tail->next != NULL)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;
}
}
头删数据
c
void SListPopFront(SList** pphead)
{
assert(*pphead);//头结点不为空则有数据
SList* head = (*pphead)->next;
free(*pphead);
*pphead = head;
}
尾删数据
c
void SListPopBack(SList** pphead)
{
assert(*pphead);
if ((*pphead)->next == NULL)
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
else
{
SList* tail = *pphead;
SList* prev = NULL;
while (tail->next != NULL)
{
prev = tail;
tail = tail->next;
}
free(tail);
tail = NULL;
prev->next = NULL;
}
}
查询数据
找到则返回当前当前数据结点地址,没找到则返回空地址
c
SList* SListFind(SList* phead, SLDataType x)
{
assert(phead);
SList* cur = phead;
while (cur != NULL)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
在pos位置之后插入数据
c
void SListInsertAfter(SList* pos, SLDataType x)
{
assert(pos);
SList* newnode = BuySeqList(x);
SList* next = pos->next;
pos->next = newnode;
newnode->next = next;
}
删除pos位置之后的数据
c
void SListEraseAfter(SList* pos)
{
assert(pos);
assert(pos->next);//判断pos之后是否有数据,没数据则报错
SList* next = pos->next->next;
free(pos->next);
pos->next = next;
}
总结
链表可以说是CS学生遇到的第二个劝退点了(第一个是指针),它是我们所学知识的一个集成展现,需要我们对前面知识的充分掌握,所以对计算机来说,知识比较连贯,这也是学习它比较难受的地方