sunny-ll

单链表--C语言版（从0开始，超详细解析，小白一看就会）

一、前言

为什么要学习链表

顺序表有缺陷

优化方案：链表

二、链表详解

链表的概念

链表的结构组成：节点

链表节点的连接（逻辑结构与物理结构的区分）

链表的分类

单链表各个接口的实现

⭕接口1：定义结构体SLTNode

⭕接口2：创建一个新的节点（SLTNode* BuySLTNode）

⭕接口3：单链表创建连续的节点（SLTNode* CreateSlist）

⭕接口4：单链表的尾插（SLTPushBack）

⭕接口5：单链表的尾删（SLTPopBack）

⭕接口6：单链表的头插（SLTPushFront）

⭕接口7：单链表的头删（ SLTPopFront）

⭕接口8：单链表的节点查找（ SLTNode* SLTFind）

⭕接口9：单链表在pos位置之后插入数据x（ SLTInsertAfter）

⭕接口10：单链表在pos位置之前插入数据x（ SLTInsert）

⭕接口11：删除单链表中pos位置之后的数据（ SLTEraseAfter）

⭕接口12：删除单链表中pos位置的数据（ SLTErase）

⭕接口13：单链表的数值打印（ SLTPrint）

⭕接口14：单链表的销毁（ SLTDestory）

三、单链表的完整代码

SList.h

SList.c

Test.c

代码运行的菜单界面

四、共勉

一、前言

在之前的几篇文章中已经详细介绍了什么是数据结构，什么是线性表，什么是顺序表。其中线性表中包含了：数组、顺序表、链表、队列等。那么此刻为什么还要再去学习链表，链表在数据结构里面代表了什么呢？这里我将给大家依次解惑，让大家真正的搞懂数据结构，学习起来才更有动力！

为什么要学习链表

顺序表有缺陷

缺陷一：空间经常不够，需要扩容

1️⃣：根据上一节对顺序表的讲解大家都应该知道顺序表和数组的本质是差不多的，存放的数据都是连续的，but在需要进行尾插和头插等操作时，可能会出现空间不够，需要进行扩容的操作。

2️⃣：针对于扩容，这个度我们就很难掌控，扩容大了容易浪费空间，扩容小了又要重复性的进行反复扩容，影响效率。

缺陷二：插入或者删除数据是需要挪动大量的数据，效率低下

1️⃣：由于顺序表存放的数据都是连续的，当对顺序表进行头插时，需要将所有数据从后往前挪动，进行头删时，需要将所有数据从前往后挪动。因此我们发现顺序表对数据的插入和删除都需要挪动大量的数据，时间复杂度过高，导致效率低下。

优化方案：链表

优化一：使用链表节点解决空间不够的情况

1️⃣：对于空间不够需要扩容的情况，我们采用malloc动态申请所需要的空间，需要存储一个数据就开辟一块空间，此时这一块空间就叫做---------节点。

优化二： 使用链表中节点与节点之间的关系解决复杂度高的问题

1️⃣：我们可以让前一个节点存放下一个节点的地址，让它们相互关联起来，当我们需要使用的时候，只需要修改当前节点所存储放的内存地址即可。

此时此刻大家看到链表有如此强大的功能，是不是很想看看链表到底是什么样子，接下来让我们一起去学习吧！

二、链表详解

链表的概念

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，但链表在逻辑上是连续的，顺序的，而数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针连接次序实现的。

此时链表就像一个火车，由一个个节点连接起来，且节点是无序的，每一个车厢可以切换和插入去除（节点的插入和删除）。

链表的结构组成：节点

链表是由一个个节点组成的。

节点由俩个部分组成。

▶一部分用来存储数据，

▶另一部分用来存储下一个节点的地址。

注意：节点在内存中是散乱分布的，它们是通过地址来寻找下一个节点。这和数组的连续存储有着很大的区别。

链表节点的连接（逻辑结构与物理结构的区分）

链表的逻辑结构图：

注意：此时的链表是我们人为想象出来的，是为了让大家更好的去理解链表，现实中并不存在箭头，并且现实中每一个节点的地址都不一定连续，而且可能会离得很远。

链表的物理结构图：

总结：通过上面两个结构图，我们清楚的了解到，链表其实是通过指针地址来依次找到每一个节点。这也就是大家经常说的链表只在逻辑结构上连续（方便理解）在物理结构上不连续（实际情况）。

链表的分类

1、单向或者双向

2、带头或者不带头

3、循环或者非循环

注意：我们经常使用的链表主要是单链表和带头双向循环链表，一个结构最简单，一个结构最复杂。

这里就给打击简单介绍一下这两种链表的特点以及用处：

▶无头单向非循环链表：也就是我们俗称的单链表。其结构简单，一般不会单独用来存储数据。实际上更多是作为其他数据结构的子结构，如哈希桶、栈的链式结构等。因为单链表本身有缺陷，所以为常见的考核点之一。

▶带头双向循环链表：结构最复杂，一般用来单独存储数据。实际使用的链表，大多都是带头双向循环链表。虽然这种链表结构最复杂，但是其实有很多优势，并且在一定程度上对单链表的缺陷做出了一定的纠正。

针对本次的博客分享呢，我呢先从结构最简单的单链表开始讲解！

单链表各个接口的实现

这里先建立三个文件：

1️⃣ ：SList.h文件，用于函数声明

2️⃣ ：SList.c文件，用于函数的定义

3️⃣ ：Test.c文件，用于测试函数

建立三个文件的目的：将单链表作为一个项目来进行书写，方便我们的学习与观察。

⭕接口1：定义结构体SLTNode

单链表的结构体由两个部分组成：

▶一部分用来存储数据，

▶另一部分用来存储下一个节点的地址。

typedef int SLTDataType; //数据类型
typedef struct SListNode 
{
	int data;                 // 每一个节点上存储的数据
	struct SListNode* next;   // 在结构体内定义指针，用的时候需要开辟新的空间 ，在堆上开辟新的空间
	// 注意：这个 next指向的是结构体本身 的地址  ----> 在链表里面 此时 next 指向下一个结构体的地址。
}SLTNode;

**⭕接口2：创建一个新的节点（SLTNode* BuySLTNode）**

函数原理：在堆上开辟一个新的空间，用于存放新的数据和下一个节点的地址

// 单链表创建一个新节点
// 此时返回的是 newnode (newnode是结构体指针，所以函数名为：SLNode* BuySLTNode(int x)) 
// 此时是一个传值调用（函数的形参与实参的转换）
SLTNode* BuySLTNode(SLTDataType x)
{
	// 1.开辟出结构本身的 内存空间   将空间地址 存放在 指针变量（结构体指针）newnode 中
	// 2.此时每一个结构体的 地址就完成了赋值
	SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode)); // 为这个结构体开辟空间并将首地址传递给结构体指针
	if (newnode == NULL)   // 如果为空，表示申请失败
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;    // 将这个节点的值，存放进去
	newnode->next = NULL; // 将这个节点的地址先设置为空，为后续的 节点二做准备（因为一般情况下next里面存放的是下一个节点的地址）
	return newnode;       // 返回开辟的结构体本身的地址 
}

**⭕接口3：单链表创建连续的节点（SLTNode* CreateSlist）**

函数原理：根据接口2，形成一个完成的单链表

// 单链表创建连续的节点
SLTNode* CreateSlist(int n)
{
	SLTNode* phead = NULL;
	SLTNode* ptail = NULL;  //用于保存头节点
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		SListNode* newnode = BuySLTNode(i);  //创建一个新的节点
		if (phead == NULL)
		{
			ptail = phead = newnode;    //开始在头节点的时候将    结构体指针 ptail,phead都指向 第一个创建的节点 
		}
		else                            // 当判断此时这个节点不是头节点的时候
		{
			ptail->next = newnode;      // 先把此时这个节点的 新地址mewnode 传给next  以便于他们连接起来
			ptail = newnode;            // 再把指针ptail 转移到这个节点，依次往后推，就形成了一条来链子一样的链表 
		}
	}
	return phead;   // 返回头指针
}    // 注意 ：在局部变量里面的 phead 和 ptail 出了局部变量之后就会被销毁

⭕接口4：单链表的尾插（SLTPushBack）

函数原理：在链表的尾部插入数据们需要考虑两点，当链表为空时直接插入。若链表不为空，先找到尾部在进行插入。

// 尾插
// 传址调用
// &plist=pphead  *(&plist)=*pphead=plist  *(*(&plist))=**pphead
// 注意：pphead 是 plist 的拷贝 ------ pphead 的改变plist是不会改变的
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)   // pphead 是 plist的地址   ，*pphead 就是 plist, **pphead就是plist地址里面存放的东西
{
	// assert(phead);  此处不能进行断言，因为空链表也可以进行尾插
	SLTNode* newnode = BuySLTNode(x); //新插入的数据，和数据的地址
	if (*pphead == NULL)   //判断是头节点是否为空
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		SLTNode* tail = *pphead;  // 找尾巴
		while (tail->next != NULL)  // 注意：我们此时寻找的是 指向下一个地址的 next 
		{
			tail = tail->next;     // tail向后移动一位
		}
		tail->next = newnode;   // 将新的节点插入在尾部 同时 BuySTLNode(x) 将会是最后一个 next 指向空.
	}
}

注意：此时需要大家重视的是函数的二级指针传参问题，大家可以参考我上一篇文章，对函数的形参，实参的的深度理解。

https://blog.csdn.net/weixin_45031801/article/details/128069009

⭕接口5：单链表的尾删（SLTPopBack）

函数原理：和单链表的尾插一样分两步进行

//  尾删
void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
	// 暴力检查
	assert(*pphead);     // 防止链表已经删除完了，继续删除（空链表就不能尾删了）

	//温柔检查
	/*if (*pphead = NULL)
	{
		return;
	}*/
	if ((* pphead)->next == NULL)  //只有一个节点单独处理
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		SLTNode* tail = *pphead;      
		while (tail->next->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
		free(tail->next);   //删除尾节点，将其从空间中除去
		tail->next = NULL;  // 防止野指针的出现
	}
}

⭕接口6：单链表的头插（SLTPushFront）

函数原理：创建一个新的节点，接在原有的链表上即可

// 头插
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);  //创建一个新的节点
	newnode->next = *pphead;           //把原来的头节点给与next
	*pphead = newnode;                 //把新创建得节点变成头节点
}

⭕接口7：单链表的头删（ SLTPopFront）

函数原理：需要进行断言，判断函数头节点是否为空，同时保存第二个节点的地址

// 头删         注意：插入都不需要断言，删除需要断言，防止要删除得第一个为空
void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
	assert(*pphead); //断言
	SLTNode* next = (*pphead)->next; //先保存第二个节点得地址
	free(*pphead);
	*pphead = next;  //将第二个节点地址，变为头节点地址
}

**⭕接口8：单链表的节点查找（ SLTNode* SLTFind）**

函数原理：进行链表的遍历查找即可

// 链表的查找  ---- 返回一个地址
// 有返回值，此时是传值调用
// 因为返回值是结构体里面的成员，所以返回函数为SLTNode* SLFind()
// 实参传过来的是一个头节点地址，所以接收也是用指针形参接收
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* cur = phead;  //保存头节点
	while (cur != NULL)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}

⭕接口9：单链表在pos位置之后插入数据x（ SLTInsertAfter）

函数原理：根据接口9先找到pos的位置，在进行插入即可

// 单链表在pos位置之后插入x
// 注意：此时改变的是结构体的成员--->next地址，并没有改变实际的数值
void SLTInsertAfter(SLTNode* p, SLTDataType x) //此时这里的 *p 是pos节点的地址
{
	assert(p);  //检查 p 是否为空
	SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);  // 创建一个新的节点
	newnode->next = p->next;           // 把原本pos下一个节点的位置传给newnode->next
	p->next = newnode;                 // 再把newnode设置为pos位置的next
}

⭕接口10：单链表在pos位置之前插入数据x（ SLTInsert）

函数原理：此时需要判断Pos的位置是否在头节点处，分情况处理

//在pos之前插入x
// &plist=pphead  *(&plist)=*pphead=plist  *(*(&plist))=**pphead
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pos);  // 判断pos是否存在
	if(*pphead==pos)  //如果pos就是头节点
	{
		SLTPushFront(pphead, x);  //头插函数
	}
	else    //pos不是头节点
	{
		SLTNode* prev = *pphead; //保存头节点
		while (prev->next != pos)  //找到pos之前的位置
		{
			prev = prev->next;
		}
		SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);  //新建一个节点
		prev->next = newnode;
		newnode->next = pos;
	}
}