初阶数据结构【3】--单链表（比顺序表还好的一种数据结构！！！）

生活很暖很治愈2024-10-26 0:32

本章概述

前情回顾

咱们在上一章博客点击：《顺序表》的末尾，提出了一个问题，讲出了顺序表的缺点 ------有点浪费空间。所以，为了解决这个问题 ，我们今天就要讲解链表，咱们在讲结构体的时候有提到过链表，链表的最大优点 ------一点空间也不浪费，用多少就开辟多少。

单链表

  • 概念：一种在逻辑上成线性结构，在物理空间上不一定成线性结构的数据结构 。因为链表是线性表的一种，所以在逻辑上成线性结构（从" 链 "字上就能猜到，在逻辑上成线性结构 ）。我们链表的开辟用的内存函数 是malloc。知识点忘记的同学自行回顾：点击：《动态内存管理》。因为内存开辟是随机的，所以我们也不知道它会在内存的那一块区域开辟空间，这就导致开辟的空间可能是连续的，也可能不是连续的。所以，在物理空间上不一定成线性结构。

  • 节点：每一个个独立，而且还能存放数据的空间被称为节点 。数据结构是用来存储数据的，链表 自然也是来存储数据 的。存储数据就需要有空间 ，自然有malloc 来给我们开辟空间。万事俱备，只欠东风！可是有想过一个问题吗？ ------malloc开辟的空间东一块，西一块的。它不像realloc那样开辟的连续空间（我们可以挨着挨着找到空间），它的空间是散乱的，不连续的。那么，我们该怎样进行数据的存储，而且还能找到一个一个的数据呢 ？我们可以在这个节点内部划分两部分，一部分用来存储我们想要存储的数据，另一部分部分用来存储下一个节点的地址（因为我们的节点空间是用nalloc开辟的，所以每个节点自然就有个地址）。这就需要用到结构体了，进行链表的结构展示：

    typedef int SLDatatype ;
    typedef struct Sqlist
    {
    SLDatatype data; //存放数据，这里假设存放整型类型
    struct Sqlist* next; //存放下一个节点的地址
    }SLND; //定义节点类型

这样我们就能通过地址找到下一个节点了 ，以此类推，我们就能顺次找到各个节点，找到数据了。如图所示：
当我们不想再存储数据时，要给最后一个节点的next指针赋值NULL（下一个节点为NULL，就相当于没有下一个节点），就表示到此结束了。

  • 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。
  • 链表的打印：我们讲过了节点的存储结构了，我们可以通过next指针，找到下一个节点，然后就能打印我们想要的数据了。
  • 直观体验链表：我们先给大家直观感受一下链表，让大家有个感觉，我们就按照上面的结构图进行展示：
javascript 复制代码 
#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
typedef int SLDatatype;
typedef struct Sqlist
{
	SLDatatype data;
	struct Sqlist* next;
}SLND;

void my_printf(SLND* ps)
{
	assert(ps);
	while (ps)
	{
		printf("%d->", ps->data);
		ps = ps->next;
	}
	printf("NULL");
}
void test()
{
	SLND* plist=NULL;  //创立一个带头指针，用来牵引后面的链表，就像火车头一样
	SLND* node1 = (SLND*)malloc(sizeof(SLND));   //创立3个节点
	SLND* node2 = (SLND*)malloc(sizeof(SLND));
	SLND* node3 = (SLND*)malloc(sizeof(SLND));

	node1->data = 1;  //分别对3个节点·进行·数据的存储
	node2->data = 2;
	node3->data = 3;

	node1->next = node2;  //每个节点的next的指针指向下一个节点的地址
	node2->next = node3;
	node3->next = NULL;

	plist = node1;
	my_printf(plist);
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}

结果运行图：
我们的指针plist就是个牵引的作用，就像高铁一样，没有高铁头车厢照样能跑，就是不美观，没有它也可以正常访问链表。有了它就是逻辑上和美观上要舒服很多 。如图所示：

实现单链表

和顺序表一样，我们也是创建3个文件 : Sqlist .h ， Sqlist.c和test .c文件。具体的原因个顺序表一样的。接下来我直接给大家展示代码，我会在注释中详细讲解的。

  • Sqlist.h:
javascript 复制代码 
#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
typedef int SListDatatype;
typedef struct SListNode
{
	SListDatatype data;
	struct SListNode* next;
}SLND;

SLND* SListFind(SLND* phead, SListDatatype x);//找对应的节点
SLND* SLTButnode(SListDatatype x);//申请新的节点
void my_printf(SLND* phead); //·打印链表信息

void SListpushback(SLND** pphead, SListDatatype x); //尾插
void SListpopback(SLND** pphead);//尾删

void SListpushFront(SLND** pphead, SListDatatype x); //头插
void SListpopFront(SLND** pphead);//头删

void SListrdFrontpush(SLND** pphead, SLND* find, SListDatatype x);//在任意节点之前插入数据
void SListrdBackpush(SLND* find, SListDatatype x);//在任意节点之后插入数据

void SListposePop(SLND* phead, SLND* pose); //删除指定节点
void SListDestry(SLND** pphead); //销毁链表
  • Sqlist.c:
javascript 复制代码 
#include "SList.h"
//打印链表信息
void my_printf(SLND* phead)   //打印信息，便于我们看信息的输出
{
	SLND* pcur = phead;
	while (pcur)
	{
		printf("%d-> ",pcur->data);
		pcur = pcur->next;
	}
	printf("NULL\n"); //第N+1个为空====没有链表
}
SLND * SLTButnode(SListDatatype x)	//申请新空间，返回新空间地址，便于咱们找到新空间插入数据
{
	SLND* newnode = (SLND*)malloc(sizeof(SLND));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		exit(1);		//若开辟失败就直接退出程序，也可以写成 return 1;
	}
	else{
		newnode->data = x;  	//走到这里就开辟成功，进行初始化
		newnode->next = NULL;
	}
		return newnode;
}
void SListpushback(SLND** pphead, SListDatatype x) //尾插数据
{
	assert(pphead);  //检查传递的指针是否为空指针
	SLND* newnode = SLTButnode(x);
	if (*pphead==NULL)  
	{
		*pphead = newnode;	//如果起始没有节点，先创立个节点
	}
	else{
		SLND* ptail = *pphead;
		while (ptail->next)      //遍历节点，找到最后一个节点的next为空的情况，跳出循环
		{
			ptail = ptail->next;  
		}
		ptail->next = newnode;  //走到这里说明找到了最后一个节点，在此之后插入新的节点
	}
}
void SListpopback(SLND** pphead) //尾删数据
{
	assert(pphead&&*pphead);  //检查传递的指针是否为空指针   
	SLND* ptail = *pphead;  //我们把起始节点的地址给ptail，用ptail进行遍历数据，去寻找最后的尾节点
	SLND* prev = NULL;   //prev是用来记录尾节点前一个节点，不记录的话，就会随着我们删除最后一个节点而丢失信息
	while (ptail->next)
	{
		prev = ptail;
		ptail = ptail->next;
	}
	prev->next = NULL;
	free(ptail);  //找到最后一个节点，进行空间释放
	ptail = NULL;  //释放后要置空，防止产生野指针
}
void SListpushFront(SLND**pphead,SListDatatype x) //头插数据
{
	assert(pphead);  //判断传递的地址是否为空指针
	SLND* newnode = SLTButnode(x);
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}
void SListpopFront(SLND**pphead)//头删
{
	assert(pphead&&*pphead);	//判断传递的地址是否为空指针
	SLND*next = (*pphead)->next;
	free(*pphead);  //释放头节点
	*pphead = next;  //释放头节点后，要使得plist指向第二个节点
}
SLND* SListFind(SLND*phead,SListDatatype x) //找对应的节点
{
	assert(phead); 	//判断传递的地址是否为空指针
	while (phead)
	{
		if (phead->data == x)
			return phead;    //找到目标节点，就返回目标节点的地址
		phead = phead->next;
	}
	return NULL;  //没找到就返回空指针
}
void SListrdFrontpush(SLND**pphead,SLND*find,SListDatatype x)//在任意节点之前插入数据
{
	assert(pphead&&*pphead);		//判断传递的地址是否为空指针
	if (*pphead == find)    //任意位置刚好是头节点时，相当于头插数据
		SListpushFront(pphead, x); //头插数据
	else {
		SLND*newnode= SLTButnode(x);//申请新的节点
		SLND* prev = NULL;
		SLND* ptail = *pphead;
		while (ptail!= find)
		{
			prev = ptail;
			ptail = ptail->next;
		}
		prev->next = newnode;  //指定位置之前的节点的next指针指向要插入的新节点
		newnode->next = ptail;		//这个新节点的next指针指向下一个节点
	}
}
void SListrdBackpush( SLND* find, SListDatatype x)//在任意节点之后插入数据
{
	assert(find);		//判断传递的地址是否为空指针
	SLND* newnode = SLTButnode(x);
	newnode->next = find->next;  //新节点的next指针指向下一个节点
	find->next = newnode;		//新节点之前的节点next指针指向这个新节点
}
void SListposePop(SLND**pphead, SLND* pose) //删除指定节点
{
	assert(*pphead&&pose);		//判断传递的地址是否为空指针
	if(pose==*pphead)		//当删除的节点是头节点时，就相当于头删
		SListpopFront(pphead);//头删
	else
	{
		SLND* prev = NULL;	
		SLND* ptail = *pphead;
		while (ptail != pose)		//遍历节点，找到目标节点
		{
			prev = ptail;
			ptail = ptail->next;
		}
		SLND* next = ptail->next;	
		prev->next = next;
		free(ptail);  //删除指定的节点
		ptail = NULL;    //置空指针，防止发生野指针
	}
}

//链表的销毁和顺序表不一样
void SListDestry(SLND**pphead) //链表的销毁不像顺序表那样直接释放内存就欧克，因为每个
{							//节点都是独立的，所以我们需要去遍历每个节点去销毁
	assert(*pphead);		//判断传递的地址是否为空指针
	SLND* prev = NULL;
	SLND* ptail = *pphead;
	while (ptail->next) //一直遍历到最后一个节点才结束
	{
		prev = ptail;
		ptail = ptail->next;
		free(prev); //每遍历一个节点就释放
		prev = NULL;  //置空指针防止产生野指针
	}
	ptail = NULL;		//置空指针防止产生野指针
	*pphead = NULL;	//置空指针防止产生野指针
}
  • test.h
javascript 复制代码 
#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	1
#include "SList.h"
void test()
{		//这里给大家演示一下尾插数据，其它功能大家可以自行尝试一下
	SLND* plist = NULL;
	SListpushback(&plist,1);//尾插
	SListpushback(&plist,2);//尾插
	SListpushback(&plist,3);//尾插
	SListpushback(&plist,4);//尾插
	my_printf(plist);
}

int main()
{
	test();
	return 0;
}

结果运行图：

彩蛋时刻！！！

歌曲：《All Falls Down》听会儿歌曲放松一下呗！！！

每章一句：道路是曲折的，前途是光明的！感谢你能看到这里，点赞+关注+收藏+转发是对我最大的鼓励，咱们下期见！！！

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