【数据结构】单链表(一)
作者：日出等日落
专栏：数据结构
想变成仲夏夜的一只萤火虫，只要抓住你的注意力，就已经满足了。
目录
前言：
单链表的结构 ：
逻辑结构：
物理结构：
BuySLTNode（动态申请一个结点）：
CreateSList(//循环创建结点)：
SLTPrint（单链表打印）：
单链表的功能：
SLTPushBack尾插:
plist不为NULL：
plist为NULL：
SLTPopBack（尾删）：
SLTPushFront（头插）：
SLTPopFront（头删）：
SLTFind(查找)：
SLTInsertAfter（在pos位置之后插入）：
SLTInsertFront（在pos位置之前插入）：
SLTEraseAfter（删除pos之后的位置）：
SLTErase（删除pos位置）：
SLTDestory（释放空间）：
完整代码：
text.c：
SList.c:
SList.h:
前言：
我们之前学习了顺序表，那么，朋友们知道顺序表有什么缺陷吗？
顺序表的缺陷：
- 空间不够的时候，需要扩容。扩容（尤其是异地扩容）是由一定价值的。其次还可能存在一定的空间浪费。
- 头部或者中部插入删除，需要挪动数据，效率低下。
优化方案：
- 按需申请释放
- 不需要挪动数据
这就需要链表来实现
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 。
简单来说，单链表是一种链式存取的 数据结构 ，用一组地址任意的存储单元 存放线性表中的数据元素。 链表中的数据是以结点来表示的，每个结点的构成：元素 ( 数据元素) + 指针 (指示后继元素存储位置)，元素就是存储数据的存储单元，指针就是连接每个结点的 地址 数据。 链表中的数据是以结点来表示的，每个结点的构成：元素 ( 数据元素 的映象) + 指针 (指示后继元素存储位置)，元素就是存储数据的存储单元，指针就是连接每个结点的地址数据。 以“结点的序列”表示线性表称作 线性链表 （单链表），单链表是链式存取的结构。 链接方式存储的线性表简称为链表（Linked List）。 ② 链表中结点的逻辑次序和物理次序不一定相同。
单链表的结构 ：
typedef int SLTDataType;
typedef struct SListNode
{
SLTDataType data;//数据元素
struct SListNode* next;//指向下一个与本结构体相同的结构体变量的指针
}SLTNode;逻辑结构：
物理结构：
BuySLTNode（动态申请一个结点）：
函数实现：
//动态申请一个结点
SLTNode* BuySLTNode(SLTDataType x)
{
SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail:");
exit(-1);
}
else
{
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
}
return newnode;
}
CreateSList(//循环创建结点)：
首先，为了防止最后找不到头指针，我们再定义一个结构体变量ptail来进行后续的操作实现
这个图中的代码是四个结点连接的操作，可以结合图理解一下。
那么在实际操作中，实现n个创建利用for循环来实现，利用BuyTNode创建动态结构体，我们再将下一个结构体的地址传给结构体的next指针以此类推.....
下面是循环创建结点的代码实现：
函数实现：
//循环创建结点
SLTNode* CreateSList(int n)
{
SLTNode* phead = NULL, * ptail = NULL;
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
SLTNode* newnode = BuySLTNode(i);
if (phead == NULL)
{
phead = ptail = newnode;
}
else
{
ptail->next = newnode;
ptail = newnode;
}
}
return phead;
}SLTPrint（单链表打印）：
// 单链表打印
void SLTPrint(SLTNode *phead)
{
SLTNode* cur = phead;
while (cur != NULL)
{
printf("%d->", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("NULL\n");
}单链表的功能：
SLTPushBack尾插:
plist不为NULL：
尾插需要先找尾部，即NULL的地方，然后将newnode插到null后面
注：
- tail为NULL和tail->next为NULL对于循环条件来说是不一样的。
- tail为NULL代表没有这个结构体
- tail->next为NULL代表没有下一个结构体了
void SLTPushBack(SLTNode* phead, SLDataType x)
{//尾插
SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
SLTNode* tail = phead;
while (tail->next)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;
}plist为NULL：
注：这里要传地址
因此我们要改变NULL这个指针，我们需要传SLTNode**pphead进去，那我们*pphead就可以改变NULL的值了！
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
if (*pphead == NULL)
{
*pphead = newnode;
}
else
//找尾
{
SLTNode* tail = *pphead;
while (tail->next)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;
}
}
SLTPopBack（尾删）：
找到尾部next指向为NULL的，将其释放掉，然后创建结构体第三变量prev记录前一个位置的next，将prev->next=NULL；
void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
assert(*pphead);
if ((*pphead) == NULL)
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
else
{
SLTNode* tail = *pphead;
SLTNode* prev = NULL;
while (tail->next)
{
prev = tail;
tail = tail->next;
}
free(tail);
prev->next = NULL;
}
}
SLTPushFront（头插）：
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
SLTPopFront（头删）：
void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
assert(*pphead);
SLTNode* next = (*pphead)->next;
free(*pphead);
*pphead = next;
}
SLTFind(查找)：
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
SLTNode* cur = phead;
while (cur)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
SLTInsertAfter（在pos位置之后插入）：
void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
assert(pos);
SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;
}
SLTInsertFront（在pos位置之前插入）：
有两种情况：
- pos为链表第一个，那就相当于头插；
- 除去第一个以外的位置：
// 在pos之前插入x
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
assert(pos);
if (pos == *pphead)
{
SLTPushFront(pphead,x);
}
else
{
SLTNode* prev = *pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
prev->next = newnode;
newnode->next = pos;
}
}
SLTEraseAfter（删除pos之后的位置）：
找pos位置的下一个位置将它赋给一个指针nextNode，将pos的next连接到nextNode的下一个结构体的位置，这样就跳过这个指针了，最后释放这个被跳过的空间！！！
void SLTEraseAfter(SLTNode* pos)
{
assert(pos);
if (pos->next == NULL)
{
return;
}
else
{
SLTNode* nextNode = pos->next;
pos->next = nextNode->next;
free(nextNode);
}
}
SLTErase（删除pos位置）：
// 删除pos位置
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{
assert(pos);
if (pos==*pphead)
{
SLTPopFront(pphead);
}
else
{
SLTNode* prev = *pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = pos->next;
free(pos);
}
}SLTDestory（释放空间）：
void SLTDestory(SLTNode** pphead)
{
SLTNode* cur = *pphead;
while (cur)
{
SLTNode* next = cur->next;
free(cur);
cur=next;
}
*pphead = NULL;
}完整代码：
首先，我将通讯录分成了三个部分：
1、text.c //通讯录的菜单以及主函数
2、SList.h //结构体和函数的声明，以及头文件的引用
3、SList.c //通讯录各种功能函数的实现
text.c：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"SList.h"
TextSList1()
{
SLTNode* plist = CreateSList(10);
SLTPrint(plist);
}
TextSList2()
{
SLTNode* plist =NULL;
SLTPushBack(&plist, 100);
SLTPushBack(&plist, 200);
SLTPushBack(&plist, 300);
SLTPushBack(&plist, 400);
SLTPrint(plist);
SLTPopBack(&plist);
SLTPrint(plist);
}
TextSList3()
{
SLTNode* plist = NULL;
SLTPushFront(&plist, 100);
SLTPushFront(&plist, 200);
SLTPushFront(&plist,500);
SLTPushFront(&plist, 800);
SLTPrint(plist);
SLTPopFront(&plist);
SLTPrint(plist);
}
TextSList4()
{
SLTNode* plist = NULL;
SLTPushFront(&plist, 100);
SLTPushFront(&plist, 200);
SLTPushFront(&plist, 500);
SLTPushFront(&plist, 800);
SLTPrint(plist);
SLTNode* pos = SLTFind(plist,200);
if (pos)
{
printf("找到了\n");
}
else
{
printf("找不到\n");
}
}
TextSList5()
{
SLTNode* plist = NULL;
SLTPushBack(&plist, 100);
SLTPushBack(&plist, 200);
SLTPushBack(&plist, 300);
SLTPushBack(&plist, 400);
SLTPrint(plist);
SLTNode* p = SLTFind(plist, 200);
if (p)
{
SLTInsertAfter(p, 2);
printf("找到了\n");
SLTPrint(plist);
SLTEraseAfter(p);
SLTPrint(plist);
SLTErase(&plist, p);
SLTPrint(plist);
}
else
{
printf("找不到\n");
}
}
TextSList6()
{
SLTNode* plist = NULL;
SLTPushBack(&plist, 100);
SLTPushBack(&plist, 200);
SLTPushBack(&plist, 300);
SLTPushBack(&plist, 400);
SLTPrint(plist);
SLTNode* p = SLTFind(plist, 200);
if (p)
{
SLTInsert(&plist, p, 1);
SLTPrint(plist);
SLTDestory(&plist);
SLTPrint(plist);
}
else
{
printf("找不到了\n");
}
}
int main()
{
TextSList6();
return 0;
}SList.c:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"SList.h"
//动态申请一个结点
SLTNode* BuySLTNode(SLTDataType x)
{
SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail:");
exit(-1);
}
else
{
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
}
return newnode;
}
//循环创建结点
SLTNode* CreateSList(int n)
{
SLTNode* phead = NULL, * ptail = NULL;
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
SLTNode* newnode = BuySLTNode(i);
if (phead == NULL)
{
phead = ptail = newnode;
}
else
{
ptail->next = newnode;
ptail = newnode;
}
}
return phead;
}
// 单链表打印
void SLTPrint(SLTNode *phead)
{
SLTNode* cur = phead;
while (cur != NULL)
{
printf("%d->", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("NULL\n");
}
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
if (*pphead == NULL)
{
*pphead = newnode;
}
else
//找尾
{
SLTNode* tail = *pphead;
while (tail->next)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;
}
}
void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
assert(*pphead);
if ((*pphead) == NULL)
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
else
{
SLTNode* tail = *pphead;
SLTNode* prev = NULL;
while (tail->next)
{
prev = tail;
tail = tail->next;
}
free(tail);
prev->next = NULL;
}
}
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
assert(*pphead);
SLTNode* next = (*pphead)->next;
free(*pphead);
*pphead = next;
}
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
SLTNode* cur = phead;
while (cur)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
assert(pos);
SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;
}
void SLTEraseAfter(SLTNode* pos)
{
assert(pos);
if (pos->next == NULL)
{
return;
}
else
{
SLTNode* nextNode = pos->next;
pos->next = nextNode->next;
free(nextNode);
}
}
// 在pos之前插入x
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
assert(pos);
if (pos == *pphead)
{
SLTPushFront(pphead,x);
}
else
{
SLTNode* prev = *pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
prev->next = newnode;
newnode->next = pos;
}
}
// 删除pos位置
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{
assert(pos);
if (pos==*pphead)
{
SLTPopFront(pphead);
}
else
{
SLTNode* prev = *pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = pos->next;
free(pos);
}
}
void SLTDestory(SLTNode** pphead)
{
SLTNode* cur = *pphead;
while (cur)
{
SLTNode* next = cur->next;
free(cur);
cur=next;
}
*pphead = NULL;
}SList.h:
#pragma once
#include
#include
#include
typedef int SLTDataType;
typedef struct SListNode
{
SLTDataType data;
struct SListNode* next;
}SLTNode;
SLTNode* BuySLTNode(SLTDataType x);
SLTNode* CreateSList(int n);
void SLTPrint(SLTNode* phead);
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
void SLTPopBack(SLTNode** pphead);
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
void SLTPopFront(SLTNode** pphead);
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x);
// 单链表在pos位置之后插入x
// 分析思考为什么不在pos位置之前插入？
void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x);
// 单链表删除pos位置之后的值
// 分析思考为什么不删除pos位置？
void SLTEraseAfter(SLTNode* pos);
// 在pos之前插入x
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x);
// 删除pos位置
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos);
void SLTDestory(SLTNode** pphead);