【数据结构入门指南】单链表
概述：
由于顺序表插入和删除元素需要移动大量数据，导致运行效率下降。因此引入了另一种数据结构 —— 链表。链表又分为单链表和双链表。单链表结构简单，一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为其他数据结构的子结构，如哈希桶、图的邻接表等等。另外这种结构在笔试面试中出现很多。
文章目录
- 概述：
- 一. 单链表的定义
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-
- 构成：
- 特点：
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- 二. 单链表的创建
- 三、单链表各种接口实现
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- 1. 动态申请一个结点
- 2. 单链表打印
- 3. 尾插
- 4. 头插
- 5. 尾删
- 6. 头删
- 7、查找
- 8、在pos之前插入x
- 9、在pos后插入x
- 10、删除pos位置的值
- 11、删除pos位置之后的值
- 12、销毁
-
- 四、所有代码展示
一. 单链表的定义
单链表通过一组任意的存储单元来存储线性表中的数据元素，不需要使用地址连续的存储单元，因此它不要求在逻辑上相邻的两个元素在物理位置上也相邻。
构成：
单链表由一系列节点组成，每个节点包含两个部分：数据域（存储数据元素）和指针域（存储下一个节点地址）。
typedef int SLTDateType;
typedef struct SListNode
{
SLTDateType date;//数据域
struct SListNode* next;//指针域
}SLTNode;
特点：
- 单链表的节点是离散分布在内存中的，通过指针将它们串联起来。
- 单链表可以动态地分配内存空间，可以根据需要灵活地插入、删除节点。
二. 单链表的创建
typedef int SLTDateType;
typedef struct SListNode
{
SLTDateType date;//数据域
struct SListNode* next;指针域
}SLTNode;
首先创建一个结构体struct SListNode用来存储数据和指针。
考虑到后续数据类型修改的方便性，我们将struct SListNode 用typedef重命名为SLNode。
同时为方便以后调用接口实现不同数据类型链接，我们将数据域的类型int重命名为SLDateType。(后续存储不停数据只需修改此处即可)
三、单链表各种接口实现
1. 动态申请一个结点
后续要插入新节点时，首先要创建一个节点来存储相关信息，在连接到单链表合适位置。
代码实现：
SLTNode* BuySListNode(SLTDateType x)
{
SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc");
exit(-1);
}
newnode->date = x;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
2. 单链表打印
打印单链表，我们只需记录头节点，然后遍历访问，依次打印即可。
代码实现：
void SLTPrint(SLTNode* phead)
{
SLTNode* cur = phead;
while (cur)
{
printf("%d->", cur->date);
cur = cur->next;
}
printf("NULL\n");
}
3. 尾插
尾插分两种情况：没有节点和有节点。
①：没有节点：创建一个新节点，然后头指针指向新节点。
②：有节点：遍历找到最后一个节点，然后将其下一个节点指向新节点
代码实现：
//由于尾插第一种情况需要改变结构体指针，所以我们要传结构体二级指针
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDateType x)
{
assert(pphead);
SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
if (*pphead == NULL)//没有节点
{
*pphead = newnode;
}
else
{
//有节点
SLTNode* tail = *pphead;
while (tail->next)//遍历找到最后一个节点
{
tail = tail->next;
}
//尾插
tail->next = newnode;
}
}
4. 头插
头插就相对简单。不管原链表有无节点，只需插入新节点即可。
代码实现：
//由于头插会改变头指针，所以我们传二级指针
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDateType x)
{
assert(pphead);
SLTNode* newnode = BuySListNode(x);//新节点
//头插
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
5. 尾删
尾删分3中情况：
①：首先要判断链表中是否还有节点可删。
②：链表中只有一个节点。一个节点比较简单，将头指针置空，然后释放头节点即可。
③：链表中有多个节点。多个节点，首先要遍历找到尾节点的前一个节点。然后将其指针域置空，并释放尾节点。
代码实现：
void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
assert(pphead);
//1.空
assert(*pphead);
if ((*pphead)->next == NULL)//2.一个节点
{
(*pphead)->next = NULL;
}
else
{
//3.多个节点
SLTNode* tail = *pphead;
遍历找到尾节点的前一个节点
while (tail->next->next)
{
tail = tail->next;
}
free(tail->next);
tail->next = NULL;
}
}
6. 头删
头删分两种情况：
①：首先判断链表中是否还有节点可删。
②：链表还有节点可删。首先保存第二个节点，在释放头节点。并将头指针指向第二个节点。
代码实现：
void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
assert(pphead);
//空
assert(*pphead);
//非空
SLTNode* newnode = (*pphead)->next;//保存第二个节点
free(*pphead);//释放头节点
*pphead = newnode;
}
7、查找
查找和打印一样，直接遍历访问即可。找到了返回地址，没有找打返回空指针。
代码实现：
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDateType x)
{
SLTNode* cur = phead;
while (cur)
{
if (cur->date == x)
return cur;
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
8、在pos之前插入x
链表中，不管是单链表还是双链表在某处插入新节点，一般默认前插。
前插分两种情况：
①：pos位置为第一个节点。可以复用前面头插接口实现。
②: 遍历访问链表找到pos前一个节点prev，然后将pos、prev、新节点连接起来。
代码实现：
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDateType x)
{
assert(pphead);
assert(*pphead);
if (*pphead == pos)
{
SLTPushFront(pphead, x);//头插
}
else
{
SLTNode* prev = *pphead;
//遍历找到pos前一个节点
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
//prev,newnode,pos三个节点链接
prev->next = newnode;
newnode->next = pos;
}
}
9、在pos后插入x
在pos之前插入x，相对来所比较复杂。所以如果没有特殊要求，可以采用pos后插。所以我们在这提供pos后插接口。
代码实现：
void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDateType x)
{
assert(pos);
SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
//后插
newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;
}
10、删除pos位置的值
删除pos位置的值一样分两种情况：
①：如果pos为头节点，复用头删接口。
②：遍历找到pos前一个节点prev。然后将pos前一个节点和后一个节点链接起来，并释放pos即可。
代码实现：
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{
assert(pphead);
assert(pos);
if (*pphead == pos)
{
SLTPopFront(pphead);
}
else
{
SLTNode* prev = *pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = pos->next;
//free(pos);
}
}
11、删除pos位置之后的值
要删除pos位置之后的值，我们首先将pos和pos后两个节点指针链接起来，并释放pos后一个节点即可。（要判断pos是否为尾节点）
代码实现：
void SLTEraseAfter(SLTNode* pos)
{
assert(pos);
//检查pos是否为尾节点
assert(pos->next);
SLTNode* posNext = pos->next;
pos->next = posNext->next;
free(posNext);
posNext = NULL;
}
12、销毁
代码实现：
void SLTDestory(SLTNode** pphead)
{
assert(pphead);
SLTNode* cur = *pphead;
while (cur)
{
SLTNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
*pphead = NULL;
}
四、所有代码展示
List.h:
#pragma once
#include List.h:
include "SList.h"
void SLTPrint(SLTNode* phead)
{
SLTNode* cur = phead;
while (cur)
{
printf("%d->", cur->date);
cur = cur->next;
}
printf("NULL\n");
}
SLTNode* BuySListNode(SLTDateType x)
{
SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc");
exit(-1);
}
newnode->date = x;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDateType x)
{
assert(pphead);
SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
if (*pphead == NULL)
{
*pphead = newnode;
}
else
{
SLTNode* tail = *pphead;
while (tail->next)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;
}
}
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDateType x)
{
assert(pphead);
SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
assert(pphead);
//1.空
assert(*pphead);
//2.一个节点
//3.多个节点
if ((*pphead)->next == NULL)
{
(*pphead)->next = NULL;
}
else
{
SLTNode* tail = *pphead;
while (tail->next->next)
{
tail = tail->next;
}
free(tail->next);
tail->next = NULL;
}
}
void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
assert(pphead);
//空
assert(*pphead);
//非空
SLTNode* newnode = (*pphead)->next;
free(*pphead);
*pphead = newnode;
}
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDateType x)
{
SLTNode* cur = phead;
while (cur)
{
if (cur->date == x)
return cur;
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDateType x)
{
assert(pphead);
assert(*pphead);
if (*pphead == pos)
{
SLTPushFront(pphead, x);
}
else
{
SLTNode* prev = *pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
prev->next = newnode;
newnode->next = pos;
}
}
void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDateType x)
{
assert(pos);
SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;
}
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{
assert(pphead);
assert(pos);
if (*pphead == pos)
{
SLTPopFront(pphead);
}
else
{
SLTNode* prev = *pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = pos->next;
//free(pos);
}
}
void SLTEraseAfter(SLTNode* pos)
{
assert(pos);
//检查pos是否为尾节点
assert(pos->next);
SLTNode* posNext = pos->next;
pos->next = posNext->next;
free(posNext);
posNext = NULL;
}
void SLTDestory(SLTNode** pphead)
{
assert(pphead);
SLTNode* cur = *pphead;
while (cur)
{
SLTNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
*pphead = NULL;
}
