单链表专题

偷心编程2024-11-04 8:22

单链表

  • [1. 链表的概念](#1. 链表的概念)
  • [2. 链表的分类](#2. 链表的分类)
  • [3. 实现无头单向非循环链表（单链表）](#3. 实现无头单向非循环链表（单链表）)
    • [3.1 单链表的声明](#3.1 单链表的声明)
    • [3.2 单链表的打印](#3.2 单链表的打印)
    • [3.3 尾插](#3.3 尾插)
    • [3.4 头插](#3.4 头插)
    • [3.5 尾删](#3.5 尾删)
    • [3.6 头删](#3.6 头删)
    • [3.7 查找](#3.7 查找)
    • [3.8 在指定位置之前插入数据](#3.8 在指定位置之前插入数据)
    • [3.9 在指定位置之后插入数据](#3.9 在指定位置之后插入数据)
    • [3.10 删除指定节点](#3.10 删除指定节点)
    • [3.11 销毁链表](#3.11 销毁链表)
  • [4. 一些细节](#4. 一些细节)
    • [4.1 指针与二级指针](#4.1 指针与二级指针)
    • [4.2 创建一个获取节点的函数](#4.2 创建一个获取节点的函数)
    • [4.3 单链表中可能需要分情况的点](#4.3 单链表中可能需要分情况的点)
    • 4.4改变结构的处理顺序

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1. 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 。

链表也是线性表的一种 ，特点是：物理上不连续，逻辑上连续。

2. 链表的分类

1. 单向或者双向

2. 带头或者不带头

3. 循环或者非循环

当然了我们最常用的还是下面两种结构：

3. 实现无头单向非循环链表（单链表）

3.1 单链表的声明

c 复制代码 
typedef int SLTDataType;

typedef struct SListNode {
	SLTDataType data;
	struct SListNode* next;
}SListNode;

3.2 单链表的打印

c 复制代码 
//打印这个链表
void SListPrint(SListNode* phead) {
	if (!phead) {
		printf("NULL!链表为空!!!");
		return;
	}
	while (phead) {
		printf("%d ", phead->data);
		phead = phead->next;
	}
}

3.3 尾插

  1. 处理一般的单链表（链表不为空）
c 复制代码 
//尾插
void SListPushBack(SListNode* phead, SLTDataType x) {
	//创建一个新的节点用来接收新的数据
	SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	//尾插，链表必须找尾
	SListNode* ptail = phead;
	while (ptail->next) {
		ptail = ptail->next;
	}
	ptail->next = newnode;
	return;
}
  1. 考虑链表为空的情况

错误示范

c 复制代码 
//尾插
void SListPushBack(SListNode* phead, SLTDataType x) {
	//创建一个新的节点用来接收新的数据
	SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (!newnode) {
	perror("malloc:");
	exit(1);
}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	//处理空链表的情况
	if (!phead) {
		phead = newnode; //我们要改变第一个节点（指向NULL）里面的内容，但是这是传值调用，无法再main里面改变，因此要传递地址，所以最终是二级指针
		return ;
	}
	//尾插，链表必须找尾
	SListNode* ptail = phead;
	while (ptail->next) {
		ptail = ptail->next;
	}
	ptail->next = newnode;
	return;
}

正确示范

c 复制代码 
//尾插
void SListPushBack(SListNode** pphead, SLTDataType x) {
	assert(pphead);
	//创建一个新的节点用来接收新的数据
	SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (!newnode) {
	perror("malloc:");
	exit(1);
}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	//处理空链表的情况
	if (!*pphead) {
		*pphead = newnode;
		return ;
	}
	//尾插，链表必须找尾
	SListNode* ptail = *pphead;
	while (ptail->next) {
		ptail = ptail->next;
	}
	ptail->next = newnode;
	return;
}


//创建了节点(动态开辟了空间)就要给里面的元素初始化
/*SListNode* head = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
head->data = 2;
head->next = NULL;*/
//要么就不开辟空间
SListNode* head = NULL;

3.4 头插

  1. 可以跟尾插一样，分类讨论
c 复制代码 
//头插
void SListPushFront(SListNode** pphead, SLTDataType x) {
	assert(pphead);
	//创建一个新的节点用来接收新的数据
	SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (!newnode) {
		perror("malloc:");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	//处理空链表的情况
	if (!*pphead) {
		*pphead = newnode;
		return;
	}
	//处理一般情况
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}
  1. 也可以合并
c 复制代码 
//头插
void SListPushFront(SListNode** pphead, SLTDataType x) {
	assert(pphead);
	//创建一个新的节点用来接收新的数据
	SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (!newnode) {
		perror("malloc:");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}

3.5 尾删

c 复制代码 
//尾删
void SListPopBack(SListNode** pphead) {
	assert(pphead);
	//处理链表为空的情况
	if (!*pphead) {
		printf("链表为空，无法删除！");
		return;
	}
	//处理只有一个节点的情况
	if (!((*pphead)->next)) {
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
		return;
	}
	//处理一般情况
	//找倒数第二个节点和最后一个节点
	SListNode* prev = *pphead;
	SListNode* ptail = *pphead;
	while (ptail->next) {
		prev = ptail;
		ptail = ptail->next;
	}
	free(ptail);
	ptail = NULL;
	prev->next = NULL;
	return;
}

3.6 头删

  1. 分类讨论
c 复制代码 
//头删
void SListPopFront(SListNode** pphead) {
	assert(pphead);
	//处理链表为空的情况
	if (!*pphead) {
		printf("链表为空，无法删除！");
		return;
	}
	//处理只有一个节点的情况
	if (!((*pphead)->next)) {
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
		return;
	}
	//处理一般情况
	SListNode* ptem = *pphead;
	*pphead = (*pphead)->next;
	free(ptem);
	ptem = NULL;
}
  1. 合并
c 复制代码 
//头删
void SListPopFront(SListNode** pphead) {
	assert(pphead);
	//处理链表为空的情况
	if (!*pphead) {
		printf("链表为空，无法删除！");
		return;
	}
	SListNode* ptem = *pphead;
	*pphead = (*pphead)->next;
	free(ptem);
	ptem = NULL;
}

3.7 查找

c 复制代码 
//查找
SListNode* SListFind(SListNode* phead, SLTDataType x) {
	while (phead) {
		if (phead->data == x) {
			return phead;
		}
		phead = phead->next;
	}
	printf("没有找到！");
	return NULL;
}

3.8 在指定位置之前插入数据

  1. 给的pos是int
c 复制代码 
//在指定位置之前插入数据（默认链表不为空）
void SListInsert(SListNode** pphead, int pos, SLTDataType x) {
	assert(pphead && (*pphead));
	//创建一个新的节点用来接收新的数据
	SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (!newnode) {
		perror("malloc:");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	//处理在第一个节点的情况（说明是头插）,关键在于没有第pos-1个节点，所以要分类讨论
	if (pos==1) {
		SListPushFront(pphead, x);
		return;
	}
	//处理一般情况
	//找到第pos-1个节点
	SListNode* prev = *pphead;
	int i;
	for (i = 0;i<pos-2; i++) {
		prev = prev->next;
	}
	newnode->next = prev->next;
	prev->next = newnode;
}
  1. 给的pos是一个指针
c 复制代码 
//在指定位置之前插入数据(默认链表不为空)
void SListInsert(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLTDataType x) {
	assert(pphead && (*pphead));
	//创建一个新的节点用来接收新的数据
	SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (!newnode) {
		perror("malloc:");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	//处理在第一个节点的情况（说明是头插）,关键在于没有第pos-1个节点，所以要分类讨论
	if (pos==*pphead) {
		SListPushFront(pphead, x);
		return;
	}
	//处理一般情况
	//找到第pos-1个节点
	SListNode* prev = *pphead;
	while (prev->next != pos) {
		prev = prev->next;
	}
	newnode->next = prev->next;
	prev->next = newnode;
}

3.9 在指定位置之后插入数据

  1. 给的pos是int
c 复制代码 
//在指定位置之后插入数据(默认链表不为空)
void SListInsertAfter(SListNode** pphead, int pos, SLTDataType x) {
	assert(pphead && (*pphead));
	//创建一个新的节点用来接收新的数据
	SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (!newnode) {
		perror("malloc:");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	//适用所有情况
	//找到第pos个节点
	SListNode* prev = *pphead;
	int i;
	for (i = 0; i < pos - 1; i++) {
		prev = prev->next;
	}
	newnode->next = prev->next;
	prev->next = newnode;
}
  1. 给的pos是一个指针
c 复制代码 
//在指定位置之后插入数据(默认链表不为空)
void SListInsertAfter( SListNode* pos, SLTDataType x) {
	//创建一个新的节点用来接收新的数据
	SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (!newnode) {
		perror("malloc:");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	//适用所有情况
	//找到第pos个节点
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}

3.10 删除指定节点

c 复制代码 
//删除pos节点(默认链表不为空)
void SListErase(SListNode** pphead, SListNode* pos) {
	//pos为第一个节点的情况
	if (pos == *pphead) {
		*pphead = pos->next;
		free(pos);
		pos = NULL;
		return;
	}
	//处理一般情况
	//找到第pos-1个节点
	SListNode* pcur = *pphead;
	while (pcur->next != pos) {
		pcur = pcur->next;
	}
	pcur->next = pos->next;
	free(pos);
	pos = NULL;
}

//删除pos之后的节点
void SListEraseAfter(SListNode* pos) {
	SListNode* ptem = pos->next;
	pos = ptem->next;
	free(ptem);
	ptem = NULL;
}

3.11 销毁链表

c 复制代码 
//销毁链表
void SListDesTroy(SListNode** pphead) {
	//处理一般情况
	SListNode* pnext = (*pphead);
	while (pnext) {
		pnext = (*pphead)->next;
		free(*pphead);
		*pphead = pnext;
	}
}

4. 一些细节

4.1 指针与二级指针

若是涉及到我们需要改变头节点，也就是要改变head指针的内容的时候，我们就要传入二级指针（涉及到"头"的改变就要传二级指针）

4.2 创建一个获取节点的函数

c 复制代码 
//获取一个新的节点
SListNode* getNode(SLTDataType x) {
	SListNode* node = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (!node) {
		perror("malloc:");
		exit(1);
	}
	node->data = x;
	node->next = NULL;
	return node;
}

4.3 单链表中可能需要分情况的点

  1. 链表为空链表 或者非空链表
  2. 单链表只能由前一个节点得到下一个节点，因此在增 、删 的时候prev节点 很重要。由于这个特性，我们常常要就处理第一个节点 的时候进行讨论（没有prev节点，这时候直接改变头结点）

4.4改变结构的处理顺序

我们在处理问题的时候，无论是单链表还是双向链表，我们总是先改变外部结构 （新创建的节点里面的数据），然后再改变我们原本的内部结构（改变链表内部节点的next指向或者数据等等）

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