数据结构单链表
单链表
1 链表的概念及结构
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 。
在我们开始讲链表之前，我们是写了顺序表，顺序表就是类似一个数组的东西，它的存放是连续的，优点有很多，比如支持我们随机访问，连续存放，命中率高，区别于单链表我们可以用类似数组的下标进行访问，这大大的提高我们的效率，但是也有缺点，空间不够就要需要扩容，扩容存在消耗的，头部或者中间位置的插入删除，需要挪动，挪动数据也是存在消耗的。避免频繁扩容，一次一般都是按倍数扩容，可能存在空间扩容。
链表的优点：
按需申请空间，不用释放空间。
头部或者中间位置的插入和删除，不需要挪动数据。
不存在空间浪费。
链表的缺陷：
每一个数据，都要存放一个指针去链表后面节点的地址。
不支持随机访问。
链表的结构
typedef int SLNodedataType;
typedef struct SList
{
SLNodedataType data;
struct SList* next;
}SLNode;
这个就是我们单链表的基本代码，我们来用图更加清清楚的表示一下它完整的样子。
这就我们基本的逻辑结构，它前一个的next是存放后面的地址的，这样就能找到我们下一个节点。
单链表使用的时候相比和顺序表比较的话，它的使用不会浪费空间，我们需要一个节点就可以开辟一个节点出来供我们使用。但是它存储就不是连续的了。
那我们现在开始写代码来实现单链表。
单链表
首先我们要创建一个结构体。
typedef int SLNodedataType;
typedef struct SList
{
SLNodedataType data;
struct SList* next;
}SLNode;
接下来我们首先要打印我们的单链表
在这之前我们应该创建节点，创捷节点很简单，就是按照我们上面的图的前一个存放后面的地址。
//创建节点
SLNode* n1 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n1);
SLNode* n2 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n2);
SLNode* n3 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n3);
SLNode* n4 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n4);
n1->data = 1;
n2->data = 2;
n3->data = 3;
n4->data = 4;
n1->next = n2;
n2->next = n3;
n3->next = n4;
n4->next = NULL;
那下面就是我们的打印单链表。
void SListPrint(SLNode* plist)
{
SLNode* cur = plist;
while (cur != NULL)
{
printf("%d->", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("NULL");
printf("\n");
}
我们来测试一下看看效果。
可以看到我们的单链表也是成功的打印，那接下来就是要写出我们的尾插函数。
写之前我们先来分析分析，首先尾插一个节点进去，那我们是不是要有一个这样的节点，竟然这样就可以写一个创造节点的函数。就叫他CreateSListNode
SLNode* CreateSListNode(SLNodedataType x)
{
SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
写完这个那我们写一个尾插函数，尾插的时候我们要想一想要传什么地址过去，如果是有数据的话其实我们传一级地址就行，但是如果是空的话，就得传二级，因为我们要改变plist的位置。但是也其实是相当于头插，没节点的时候，总不能在空指针后面插入。那我们写一个 吧。
void SListPushBcak(SLNode** plist, SLNodedataType x)
{
SLNode*newnode=CreateSListNode(x);
assert(plist);
if (*plist == NULL)
{
plist = newnode;
}
else
{
SLNode* tail = *plist;
while (tail->next != NULL)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;
}
}
看一下我们编译的结果
最后也是成功的尾插进去，那尾插之后就应该要写一个尾删。
写尾删的时候，我们要先考虑怎么找到最后，这和尾插一样，遍历一遍找到最后一个，然后free掉就行了。
代码
void SListPopBack(SLNode** plist)
{
SLNode* tail = *plist;
SLNode* prev = NULL;
while (tail->next != NULL)
{
prev = tail;
tail = tail->next;
}
free(tail);
prev->next = NULL;
}
这其实就是用了一个双指针的方法找最后一个的前一个，但是我们还需要注意链表不能为空，空了怎么删除啊。所以改进一下。
void SListPopBack(SLNode** plist)
{
assert(plist);
assert(*plist);
SLNode* tail = *plist;
SLNode* prev = NULL;
while (tail->next != NULL)
{
prev = tail;
tail = tail->next;
}
free(tail);
prev->next = NULL;
}
void test1()
{
//创建节点
SLNode* n1 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n1);
SLNode* n2 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n2);
SLNode* n3 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n3);
SLNode* n4 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n4);
n1->data = 1;
n2->data = 2;
n3->data = 3;
n4->data = 4;
n1->next = n2;
n2->next = n3;
n3->next = n4;
n4->next = NULL;
SListPrint(n1);
SListPushBcak(&n1, 5);
SListPushBcak(&n1, 6);
SListPushBcak(&n1, 7);
SListPushBcak(&n1, 8);
SListPrint(n1);
SListPopBack(&n1);
SListPopBack(&n1);
SListPrint(n1);
}
不过其实我们也可以不用双指针的办法。
那也整一个玩玩吧
void SListPopBack(SLNode** plist)
{
assert(plist);
assert(*plist);
SLNode* tail = *plist;
while (tail->next->next != NULL)
{
tail = tail->next;
}
free(tail->next);
tail->next = NULL;
其实道理是一样的，就是找下下一个的节点是不是为空。
尾插写好就是头插，来吧展示。
void SListPushFront(SLNode** plist, SLNodedataType x)
{
assert(plist);
SLNode* newnode = CreateSListNode(x);
if (*plist == NULL)
{
*plist = newnode;
}
else
{
newnode->next = *plist;
*plist = newnode;
}
}
其实想明白也不难，接下来就是头删。
void test1()
{
//创建节点
SLNode* n1 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n1);
SLNode* n2 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n2);
SLNode* n3 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n3);
SLNode* n4 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n4);
n1->data = 1;
n2->data = 2;
n3->data = 3;
n4->data = 4;
n1->next = n2;
n2->next = n3;
n3->next = n4;
n4->next = NULL;
SListPrint(n1);
SListPushBcak(&n1, 5);
SListPushBcak(&n1, 6);
SListPushBcak(&n1, 7);
SListPushBcak(&n1, 8);
SListPrint(n1);
SListPopBack(&n1);
SListPopBack(&n1);
SListPrint(n1);
SListPushFront(&n1, 111);
SListPushFront(&n1, 222);
SListPrint(n1);
SListPopFront(&n1);
SListPopFront(&n1);
SListPopFront(&n1);
SListPrint(n1);
}
void SListPopFront(SLNode** plist)
{
assert(plist);
assert(*plist);
SLNode* cur = (*plist)->next;
free(*plist);
*plist = cur;
}
我们在写一个查找功能的代码
SLNode* SLFind(SLNode* plist, SLNodedataType x);
查找我们可以返回这个节点，这样就能和其他功能一起用，比如修改数据，或者在任意位置插入和删除。
SLNode* SLFind(SLNode* plist, SLNodedataType x)
{
SLNode* pos = plist;
while (pos->data == x)
{
return pos;
pos = pos->next;
}
}
这是只考虑找到的情况下，但是难免有时候会出现找不到的情况，让我们来看一下吧，写一个找不到情况下和找到情况下的代码。‘
SLNode* SLFind(SLNode* plist, SLNodedataType x)
{
SLNode* pos = plist;
while (pos != NULL)
{
if (pos->data == x)
{
return pos;
}
pos = pos->next;
}
return NULL;
}
然后我们可以写一个函数来判断有没有找到。
SLNode*pos = SLFind(n1, 111);
if (pos != NULL)
{
printf("找到了\n");
}
else
{
printf("找不到\n");
}
我们看完整代码。
void test1()
{
//创建节点
SLNode* n1 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n1);
SLNode* n2 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n2);
SLNode* n3 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n3);
SLNode* n4 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n4);
n1->data = 1;
n2->data = 2;
n3->data = 3;
n4->data = 4;
n1->next = n2;
n2->next = n3;
n3->next = n4;
n4->next = NULL;
SListPrint(n1);
SListPushBcak(&n1, 5);
SListPushBcak(&n1, 6);
SListPushBcak(&n1, 7);
SListPushBcak(&n1, 8);
SListPrint(n1);
SListPopBack(&n1);
SListPopBack(&n1);
SListPrint(n1);
SListPushFront(&n1, 111);
SListPushFront(&n1, 222);
SListPrint(n1);
SListPopFront(&n1);
SListPopFront(&n1);
SListPopFront(&n1);
SListPrint(n1);
SLNode*pos = SLFind(n1, 111);
if (pos != NULL)
{
printf("找到了\n");
}
else
{
printf("找不到\n");
}
}
我们如果要找111发现没有找到，因为头删的时候改掉，其实我们竟然这样写了就可以写一个修改的代码，这里就不演示了。
接下来我们要写的是在任意位置删除和插入节点。
void SListPushInsert(SLNode** plist, SLNode* pos, SLNodedataType x)
{
assert(plist);
assert(pos);
SLNode* newnode = CreateSListNode(x);
if (pos == *plist)
{
SListPushFront(plist, x);
}
else
{
SLNode* prev = *plist;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = newnode;
newnode->next = pos;
}
}
测试代码
void test1()
{
//创建节点
SLNode* n1 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n1);
SLNode* n2 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n2);
SLNode* n3 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n3);
SLNode* n4 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n4);
n1->data = 1;
n2->data = 2;
n3->data = 3;
n4->data = 4;
n1->next = n2;
n2->next = n3;
n3->next = n4;
n4->next = NULL;
SListPrint(n1);
SListPushBcak(&n1, 5);
SListPushBcak(&n1, 6);
SListPushBcak(&n1, 7);
SListPushBcak(&n1, 8);
SListPrint(n1);
SListPopBack(&n1);
SListPopBack(&n1);
SListPrint(n1);
SListPushFront(&n1, 111);
SListPushFront(&n1, 222);
SListPrint(n1);
SListPopFront(&n1);
SListPopFront(&n1);
SListPopFront(&n1);
SListPrint(n1);
SLNode*pos = SLFind(n1,3);
if (pos != NULL)
{
printf("找到了\n");
SListPushInsert(&n1, pos, 10086);
}
else
{
printf("找不到\n");
}
SListPrint(n1);
}
在任意位置删除
void SListPopInsert(SLNode** plist, SLNode* pos)
{
assert(plist);
assert(*plist);
assert(pos);
if (*plist == pos)
{
SListPopFront(plist);
}
else
{
SLNode* prev = *plist;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = pos->next;
free(pos);
}
}
其实还有可以在任意位置后删除，这样更快，就不用找那个位置前一个位置了，这里就不展示了，
完整代码
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include#include"SList.h"
void SListPrint(SLNode* plist)
{
SLNode* cur = plist;
while (cur != NULL)
{
printf("%d->", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("NULL");
printf("\n");
}
SLNode* CreateSListNode(SLNodedataType x)
{
SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
void SListPushBcak(SLNode** plist, SLNodedataType x)
{
SLNode*newnode=CreateSListNode(x);
assert(plist);
if (*plist == NULL)
{
plist = newnode;
}
else
{
SLNode* tail = *plist;
while (tail->next != NULL)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;
}
}
void SListPopBack(SLNode** plist)
{
assert(plist);
assert(*plist);
SLNode* tail = *plist;
SLNode* prev = NULL;
while (tail->next != NULL)
{
prev = tail;
tail = tail->next;
}
free(tail);
prev->next = NULL;
}
//
//void SListPopBack(SLNode** plist)
//{
// assert(plist);
// assert(*plist);
// SLNode* tail = *plist;
//
// while (tail->next->next != NULL)
// {
//
// tail = tail->next;
// }
// free(tail->next);
// tail->next = NULL;
//
//}
void SListPushFront(SLNode** plist, SLNodedataType x)
{
assert(plist);
SLNode* newnode = CreateSListNode(x);
if (*plist == NULL)
{
*plist = newnode;
}
else
{
newnode->next = *plist;
*plist = newnode;
}
}
void SListPopFront(SLNode** plist)
{
assert(plist);
assert(*plist);
SLNode* cur = (*plist)->next;
free(*plist);
*plist = cur;
}
//SLNode* SLFind(SLNode* plist, SLNodedataType x)
//{
// SLNode* pos = plist;
// while (pos->data == x)
// {
// return pos;
// pos = pos->next;
// }
//}
SLNode* SLFind(SLNode* plist, SLNodedataType x)
{
SLNode* pos = plist;
while (pos != NULL)
{
if (pos->data == x)
{
return pos;
}
pos = pos->next;
}
return NULL;
}
void SListPushInsert(SLNode** plist, SLNode* pos, SLNodedataType x)
{
assert(plist);
assert(pos);
SLNode* newnode = CreateSListNode(x);
if (pos == *plist)
{
SListPushFront(plist, x);
}
else
{
SLNode* prev = *plist;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = newnode;
newnode->next = pos;
}
}
void SListPopInsert(SLNode** plist, SLNode* pos)
{
assert(plist);
assert(*plist);
assert(pos);
if (*plist == pos)
{
SListPopFront(plist);
}
else
{
SLNode* prev = *plist;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = pos->next;
free(pos);
}
}
测试主函数的也发一下吧，大家可以不用放一起测试，有点看不过来。
#include"SList.h"
void test1()
{
//创建节点
SLNode* n1 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n1);
SLNode* n2 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n2);
SLNode* n3 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n3);
SLNode* n4 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(n4);
n1->data = 1;
n2->data = 2;
n3->data = 3;
n4->data = 4;
n1->next = n2;
n2->next = n3;
n3->next = n4;
n4->next = NULL;
SListPrint(n1);
SListPushBcak(&n1, 5);
SListPushBcak(&n1, 6);
SListPushBcak(&n1, 7);
SListPushBcak(&n1, 8);
SListPrint(n1);
SListPopBack(&n1);
SListPopBack(&n1);
SListPrint(n1);
SListPushFront(&n1, 111);
SListPushFront(&n1, 222);
SListPrint(n1);
SListPopFront(&n1);
SListPopFront(&n1);
SListPopFront(&n1);
SListPrint(n1);
SLNode*pos = SLFind(n1,3);
if (pos != NULL)
{
printf("找到了\n");
SListPushInsert(&n1, pos, 10086);
}
else
{
printf("找不到\n");
}
SListPrint(n1);
}
int main()
{
test1();
return 0;
}
今天的分享就到这里，我们下次再见。