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单链表详解
在上一篇所讲述的 动态顺序表 中存在一些缺陷
- 1、当空间不够时需要扩容，扩容是有一定的消耗的
如果每次空间扩大一点，可能会造成空间的浪费，而空间扩小了，又会造成频繁的扩容 - 2、在顺序表中进行头部和中部的插入时需要移动数据，效率低下
对于顺序表的这些缺陷，有如下解决方案
- 1、需要时申请一块空间，不需要时将其释放
- 2、插入删除不需要移动数据
而链表就符合这两点，本篇介绍 无头单向非循环链表(单链表)
文章目录
- 一、单链表的结构
- 二、单链表的函数接口
-
- 1. 申请结点及打印单链表
- 2. 尾插尾删
- 3. 头插头删
- 4. 中间插入和删除
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- 1. 在 pos 指向的结点之后插入结点
- 2. 在 pos 指向的结点之前插入结点
- 3. 删除 pos 指向的结点的后一个结点
- 2. 删除 pos 指向的结点
- 6. 查找
- 7. 销毁单链表
一、单链表的结构
空链表: 此时没有存储数据，只有一个指针指向 NULL
以上便是单链表的结构：
- 每一块空间可以按需申请释放
- 插入和删除不需要移动数据，修改每块空间的指针指向即可
在习惯上将申请的一块一块的空间称为结点，指向第一个结点的指针称为头指针
//数据的类型：这里以 int 来举例
typedef int SLTDataType;
//结点的类型
typedef struct SListNode
{
SLTDataType data;
struct SListNode* next;
}SLTNode;
二、单链表的函数接口
1. 申请结点及打印单链表
在插入时需要申请结点，为了避免麻烦重复的操作，这里将申请结点封装为一个函数
申请结点函数如下：
SLTNode* BuySLTNode(SLTDataType x)
{
SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
if(newnode == NULL)
{
//开辟空间失败，打印错误信息
perror("malloc");
//结束程序
exit(-1);
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
为了验证插入、删除等得到的结果是否正确，提供打印单链表的函数，这里数据类型以 int 为例，当读者采用的类型不同时，自行更改函数即可
打印单链表函数如下：
void SLTPrint(SLTNode* phead)
{
SLTNode* cur = phead;
//打印数据
while(cur)
{
printf("%d->", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("NULL\n");
}
2. 尾插尾删
尾插：在链表的最后一个结点之后插入结点
尾插函数如下：
//在链表为空时，需要改变头指针，这里采用传二级指针的方式
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
//申请结点
SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
//链表为空时
if(*pphead == NULL)
{
*pphead = newnode;
}
else
{
//找到最后一个结点
SLTNode* ptail = *pphead;
while(ptail->next)
{
ptail = ptail->next;
}
ptail->next = newnode;
}
}
尾删：删除链表最后一个结点
尾删函数如下：
//链表只有一个结点时，需要改变头指针，这里采用传二级指针的方式
void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
//链表为空时，无法删除
assert(*pphead);
//链表只有一个结点时
if((*pphead)->next == NULL)
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
else
{
//找到倒数第二个结点
SLTNode* ptail = *pphead;
while(ptail->next->next)
{
ptail = ptail->next;
}
free(ptail->next);
ptail->next = NULL;
}
}
3. 头插头删
头插： 在第一个结点之前插入新结点
头插函数如下：
//需要改变头指针，这里采用传二级指针的方式
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
//申请结点
SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
头删：删除链表的第一个结点
头删函数如下：
//需要改变头指针，这里采用传二级指针的方式
void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
//链表为空时，无法删除
assert(*pphead);
//保存第二个结点
SLTNode* next = (*pphead)->next;
free(*pphead);
*pphead = next;
}
4. 中间插入和删除
中间插入：通过后面介绍的查找函数 SLTFind 获得指向结点的指针 pos，在 pos 指向的 结点之前 或 之后 插入结点
1. 在 pos 指向的结点之后插入结点
在 pos 之后插入结点函数如下：
void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
//pos 不能为空
assert(pos);
//申请结点
SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;
}
2. 在 pos 指向的结点之前插入结点
在 pos 之前插入结点函数如下：
//pos 指向头结点时，需要改变头指针，这里采用传二级指针的方式
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
//pos 不能为空
assert(pos);
//头插
if(*pphead == pos)
{
SLTPushFront(pphead, x);
}
else
{
//找到 pos 的前一个结点
SLTNode* prev = *pphead;
while(prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
//申请结点
SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
newnode->next = pos;
prev->next = newnode;
}
}
中间删除：通过后面介绍的查找函数 SLTFind 获得指向结点的指针 pos，删除 pos 指向的结点 或 后一个结点
3. 删除 pos 指向的结点的后一个结点
删除 pos 之后的结点函数如下：
void SLTEraseAfter(SLTNode* pos)
{
//pos 不能为空
assert(pos);
//指向最后一个结点时，不做处理
if(pos->next == NULL)
{
return;
}
else
{
//保存后一个结点
SLTNode* next = pos->next;
pos->next = next->next;
free(next);
}
}
2. 删除 pos 指向的结点
删除 pos 指向的结点函数如下：
//pos 指向头结点时，需要改变头指针，这里采用传二级指针的方式
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{
//pos 不能为空
assert(pos);
//头删
if (*pphead == pos)
{
SLTPopFront(pphead);
}
else
{
//找到 pos 的前一个结点
SLTNode* prev = *pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = pos->next;
free(pos);
}
}
6. 查找
查找：如果数据存在，返回该数据结点的指针，不存在返回 NULL
查找函数如下：
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
SLTNode* cur = phead;
//查找
while (cur)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
7. 销毁单链表
在单链表中，存储数据的结点是由自己开辟的，当不使用单链表时，应将其销毁
销毁单链表函数如下：
需要将头指针置空，这里采用传二级指针的方式
void SLTDestroy(SLTNode** pphead)
{
SLTNode* cur = *pphead;
while (cur)
{
//保存下一个结点
SLTNode* nextnode = cur->next;
free(cur);
cur = nextnode;
}
//将头指针置空
*pphead = NULL;
}