数据结构-链表

一.数据结构

1.1 什么叫数据结构

**数据结构：**一组用来保存一种或多种特定关系的数据集合（组织和存储数据）。

程序设计 = 数据结构 + 算法

1.2 数据与数据之间的关系

1.2.1 逻辑结构：

数据元素与元素之间的关系

1、集合：平等关系

2、线性结构：元素与元素之间一对一的关系(顺序表，链表，队列、栈)

3、树形结构：元素与元素之间一对多的关系(二叉树)

4、图形结构：元素与元素之间多对多的关系(图)

1.2.2 物理结构：

数据元素在计算机内存中的存储方式

1、顺序结构：选用一段连续的内存空间

比如：数组

数据访问方便（O（1））
元素插入和删除需要移动大量数据，效率低
预分配内存空间

2、链式结构：选用非连续的内存空间

比如：链表

数据访问需要遍历（O（n））
插入和删除元素方便
不需要预分配，可以动态存储
可以有效利用内存碎片(内存碎片：一些游离的小的内存空间)

3、散列结构（哈希结构）：将要存储的数据的关键字 和存储位置之间构建映射关系（哈希函数）存储和查找都根据映射关系查找，为了提高数据的查找效率。

4、索引存储：通关索引表寻找数据的存储位置，为了提高数据的查找效率。

二. 单向链表

2.1 单向链表结构

2.2 单向链表实现

cpp 复制代码

//链表节点结构体
typedef struct linknode{
    DATATYPE_T data;//数据域
    struct linknode *pnext;//指针域
}Node_t;

//链表对象结构体
typedef struct link{
    Node_t *phead;//存储头节点
    int clen;//链表节点个数
}Link_t;

这里Node_t 与 Link_t 中 _t 的含义：_t 是 type 的缩写，意思是：这是一个通过 typedef 定义的

【类型别名】，不是原生类型。

2.3 创建链表对象

cpp 复制代码

//创建链表对象
Link_t *creat_link()
{
    Link_t *plink = malloc(sizeof(Link_t));
    if(plink == NULL)
    {
        printf("malloc error!\n");
        return NULL;
    }
    plink->phead = NULL;
    plink->clen = 0;
    return plink;
}

2.4 创建链表新节点

cpp 复制代码

//创建链表新节点
Node_t *creat_node(DATATYPE_T x)
{
    Node_t *pnode = malloc(sizeof(Node_t));
    if(pnode == NULL)
    {
        printf("malloc error!\n");
        return NULL;
    }
    pnode->data = x;
    pnode->pnext = NULL;
    return pnode;
}

2.5 链表判空

cpp 复制代码

bool is_empty_link(Link_t *plink)
{
    return plink->clen == 0;
}

2.6 链表头插

cpp 复制代码

//链表头插
int insert_link_head(Link_t *plink, DATATYPE_T data)
{

    Node_t *pnewnode = creat_node(data);
    if(pnewnode == NULL)
        return -1;

    pnewnode->pnext = plink->phead;
    plink->phead = pnewnode;
    plink->clen++;
    return 0;
}

2.7 链表头删

保存原头节点

cpp 复制代码

//链表头删
int delete_link_head(Link_t *plink)
{
    if(is_empty_link(plink))
        return 0;
    else
    {
        Node_t *pfree = plink->phead;//保存原头节点
        plink->phead = pfree->pnext;
        plink->clen--;
        free(pfree);
        pfree = NULL;
        return 0;
    }
}

2.8 链表尾插

注意：这里找尾节点是对ptail->pnext 进行循环判断

cpp 复制代码

//链表尾插
int insert_link_tail(Link_t *plink, DATATYPE_T data)
{
    Node_t *pnewnode = creat_node(data);//创建新节点
    if(pnewnode == NULL)
        return -1;
    Node_t *ptail = plink->phead;
    if(is_empty_link(plink))//表示链表为空
    {
        plink->phead = pnewnode;
        plink->clen++;
        return 0;
    }
    while(ptail->pnext)//开始找尾节点
    {
        ptail = ptail->pnext;
    }
    ptail->pnext = pnewnode;//连接新节点
    plink->clen++;
    return 0;
}

2.9 链表尾删

注意：链表尾删要分三种情况：空链表，只有一个节点，一个以上节点。

cpp 复制代码

//链表尾删
int delete_link_tail(Link_t *plink)
{
    if(is_empty_link(plink))//链表为空
        return 0;
    else if(plink->phead->pnext == NULL)//链表只有一个节点
    {
        delete_link_head(plink);
        return 0;
    }
    //一个以上节点
    else
    {
        Node_t *ptail = plink->phead, *prev = NULL;
        while(ptail->pnext)
        {
            prev = ptail;
            ptail = ptail->pnext;
        }
        prev->pnext = NULL;
        free(ptail);
        ptail = NULL;
        plink->clen--;
        return 0;
    }
}

2.10 链表打印

cpp 复制代码

//打印链表
void print_link(Link_t *plink)
{
    Node_t *cur = plink->phead;
    while(cur)
    {
        printf("%d->",cur->data);
        cur = cur->pnext;
    }
    printf("NULL\n");
}

2.11 链表销毁

cpp 复制代码

//销毁链表
void destroy_link(Link_t *plink)
{
    while(!is_empty_link(plink))
    {
        delete_link_head(plink);
    }
    free(plink);
}

三. valgrind工具

3.1 简介

Valgrind 是 Linux GNU提供的一个内存错误检查软件 ，核心用途是内存调试 、内存泄漏检测 、线程错误检测 、性能分析。在程序运行过程中检查内存错误。

3.2 安装方法

使用命令：

bash 复制代码

sudo apt-get install valgrind

3.3 使用方法

++valgrind ./可执行程序++

执行结果：

cpp 复制代码

==3101== 
==3101== HEAP SUMMARY:  //堆内存使用总结
==3101==     in use at exit: 96 bytes in 6 blocks //程序退出时还有96字节，6块内存没释放
==3101==   total heap usage: 7 allocs, 1 frees, 1,120 bytes allocated 
                            //总共7次malloc，但是只释放了1次，1120字节被申请 
==3101== 
==3101== LEAK SUMMARY:  //泄漏总结
==3101==    definitely lost: 16 bytes in 1 blocks //明确泄漏
==3101==    indirectly lost: 80 bytes in 5 blocks //间接泄漏
==3101==      possibly lost: 0 bytes in 0 blocks //可疑泄漏
==3101==    still reachable: 0 bytes in 0 blocks //可回收但没回收
==3101==         suppressed: 0 bytes in 0 blocks //系统忽略的内存
==3101== Rerun with --leak-check=full to see details of leaked memory
==3101== 
==3101== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v
==3101== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 0 from 0)
                        //崩溃、越界、野指针的情况