数据结构------------线性表之链表（详细讲解）
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第一章：数据结构-----顺序表
第二章：数据结构-----二叉树
前言
上期我们讲到了顺序表，那么顺序表有没有什么劣势呢？有小伙伴可能会说，顺序表的查找比较不方便，的确，不过线性表的查找都不是他们的长处，我们对于查找会在后期使用更高效的数据结构来实现，例如：平衡搜索树，哈希表来实现，这里我们不去谈线性表的搜索，链表的头插和中间插入是O(N)的时间复杂度，需要将后面所有元素都后移一遍，空间连续存储，而链表的空间不连续，插入则更为方便，下面我们将以写接口的方式和小伙伴们讨论链表的优缺点......
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一、链表是什么
二、链表的接口代码实现
一.单向不带头链表
1.头文件的引入
2. 链表元素的创建
3.开辟空间
4.各种接口的声明及实现
一.双向带头循环链表
List.c
- 总结
一、链表是什么
链表是一种物理存储单元上非连续、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。链表由一系列结点（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。
下面我们用几种更容易理解的图片解释链表的物理结构和逻辑结构
tips：链表可分为8种
这里给出分法，自由组合即可
1.带头（哨兵位）链表/不带头链表
注：头节点不存放任何数据，有些人可能说可以存放数据的数量阿，那么可以思考一个问题，如果我的链表存放数据是double，阁下又将如何应对。如果存放数据超过int的最大存储个数，阁下又当如何应对。
2.双向链表/单向链表
3.循环链表/非循环链表
本文将实现 单向不带头链表 和 双向循环带头链表（最常用）
1. 无头单向非循环链表：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。
2. 带头双向循环链表：结构最复杂，一般用在单独存储数据。实际中使用的链表数据结构，都
是带头双向循环链表。另外这个结构虽然结构复杂，但是使用代码实现以后会发现结构会带
来很多优势，实现反而简单了，后面我们代码实现了就知道了。（所以我们一定不要被复杂的数据结构吓到了，学就完了）
二、链表的接口代码实现
一.单向不带头链表
1.头文件的引入
#pragma once
#include
#include 2. 链表元素的创建
typedef int SLTDataType;
struct SListNode
{
int data;
struct SListNode* next;//指向下一个节点
};3.开辟空间
由于头插尾插等操作多次使用，我们决定封装成一个函数来达到复用的效果。
SLTNode* BuySListNode(SLTDataType x)
{
SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
typedef struct SListNode SLTNode;4.各种接口的声明及实现
void SListPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);//尾插
void SListPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);//头插
void SListPrint(SLTNode* phead);
void SListPopFront(SLTNode** pphead);//头删
void SListPopBack(SLTNode** pphead);//尾删
SLTNode* SListFind(SLTNode* phead, SLTDataType x);
void SListInsert(SLTNode** pphead,SLTNode* pos,SLTDataType x);//在pos的前面插入
void SListErase(SLTNode** pphead,SLTNode* pos);//删除pos位置的值
//在i前面插入x
// void SListInsert(SLTNode** head ,int i,SLTDataType x);
//删除i 位置的值
// void SListErase(SLTNode** head ,int i);
//上述i表示下标
//void SListPrint(SLTNode* phead)
{
SLTNode* cur = phead;
while(cur != NULL)
{
printf("%d->", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("NULL\n");
}
SLTNode* BuySListNode(SLTDataType x)
{
SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
void SListPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)//也可以用引用来解决，*&，引用的意思是别名
{
SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
if (*pphead == NULL)
{
*pphead = newnode;//形参是实参的临时拷贝，形参的改变不会影响实参
}
else
{
//找尾节点的指针
SLTNode* tail = *pphead;
while (tail->next != NULL)//phead是空指针，给tail也是空指针，再访问就会崩溃
{
tail = tail->next;
}
//尾节点链接新节点
tail->next = newnode;
}
}
//不会改变链表的头指针，传一级指针
//会改变链表的头指针，传二级指针
void SListPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
if (*pphead == NULL)//考虑头插如果只有一个节点
{
*pphead = newnode;
}
else
{
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
}
void SListPopFront(SLTNode** pphead)//头删
{
SLTNode* next = (*pphead)->next;
free(*pphead);
//如果直接一free直接找不到这个链表了
*pphead = next;
}
void SListPopBack(SLTNode** pphead)
{
//空
//一个节点
//一般情况
if (*pphead == NULL)
{
return;
}
else if ((*pphead)->next==NULL)
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
else
{
//找尾节点前一个的指针，再定义一个prev
SLTNode* prev = NULL;
SLTNode* tail = *pphead;
while (tail->next != NULL)//phead是空指针，给tail也是空指针，再访问就会崩溃
{
prev = tail;//把自己的位置给到prev，自己在往下走
tail = tail->next;
}
free(tail);
prev->next = NULL;
}
}
//寻找pos
SLTNode* SListFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
SLTNode* cur = phead;
//while (cur != NULL)
while (cur)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
//在pos的前面插入
void SListInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
if (pos == *pphead)
{
SListPushFront(pphead, x);
}
SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
SLTNode* prev = pphead;
while(prev->next!=pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = newnode;
newnode->next = pos;
}
void SListErase(SLTNode** pphead,SLTNode* pos)
{
if (pos == *pphead)
{
SListPopFront(pphead);
}
SLTNode* prev = pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = pos->next;
free(pos);
}
//删除pos位置的值
这里注意一点，形参只是实参的临时拷贝，我们有两种选择方式，第一种，让函数的返回值为结构体指针，不然如果是无返回值的函数则无法真正的改变实参本身，所以我们传指针的地址来修改实参。
聪明的小伙伴可能又发现了，我们erase和insert就可以实现头插尾插的全部内容，如果要快速实现完整的链表，可千万不要一个一个实现奥，我们可以利用函数的复用实现更精简的代码效果。
一.双向带头循环链表
这里直接给出完整的代码
List.h
#pragma once
#include
#include
#include
#include
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
struct ListNode* next;
struct ListNode* prev;//前驱指针
int data;
}ListNode;
ListNode* ListInit();
void ListDestory(ListNode* phead);
void ListPrint(ListNode* phead);
void ListPushBack(ListNode* phead,LTDataType x);
void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x);
void ListPopBack(ListNode* phead);
void ListPopFront(ListNode* phead);
ListNode* ListFind(ListNode* phead, LTDataType x);
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x);
void ListErase(ListNode* pos, LTDataType x);
bool ListEmpty(ListNode* phead);
int ListSize(ListNode* phead); List.c
void ListPrint(ListNode* phead)
{
ListNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
printf("%d ", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("\n");
}
ListNode* BuyListNode(LTDataType x)
{
ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
newnode->prev = NULL;
return newnode;
}
ListNode* ListInit()//这个时候仍然存在形参改变不了实参的问题，所以我们使用返回结构体指针来解决这个问题
{
ListNode* phead = BuyListNode(0);
phead->next = phead;
phead->prev = phead;
return phead;
}
void ListDestory(ListNode* phead)
{
assert(phead);
ListNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
ListNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
free(phead);
phead = NULL;
}
void ListPushBack(ListNode* phead,LTDataType x)
{
assert(phead);
ListNode* tail=phead->prev;
ListNode* newnode = BuyListNode(x);
tail->next = newnode;
newnode->prev = tail;
newnode->next = phead;
phead->prev = newnode;
}
void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
ListNode* first = phead->next;
ListNode* newnode = BuyListNode(x);
//接下来就是三个节点的链接
phead->next = newnode;
newnode->next = first;
newnode->prev = phead;
first->prev = newnode;
}
void ListPopFront(ListNode* phead)
{
assert(phead);
assert(phead->next != phead);//防止只剩一个哨兵节点也删掉
ListNode* first = phead->next;
ListNode* second = first->next;
phead->next = second;
second->prev = phead;
free(first);
first = NULL;
}
void ListPopBack(ListNode* phead)
{
assert(phead);
assert(phead->next != phead);//防止只剩一个哨兵节点也删掉
ListNode* tail = phead->prev;
ListNode* prev = tail->prev;
prev->next = phead;
phead->prev = prev;
free(tail);
tail = NULL;
}
ListNode* ListFind(ListNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
ListNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{
assert(pos);
ListNode* prev = pos->prev;
ListNode* newnode = BuyListNode(x);
prev->next = newnode;
newnode->next = pos;
pos->prev = newnode;
newnode->prev = prev;
}
void ListErase(ListNode* pos, LTDataType x)
{
assert(pos);
ListNode* prev = pos->prev;
ListNode* next = pos->next;
prev->next = next;
next->prev = prev;
free(pos);
pos = NULL;
}有人可能问了，这里为啥头插尾插可以只传一级指针呢？因为这里有哨兵位置，就不必修改传过来的指针了，通过哨兵位去修改即可。
附上小题几道，将在下期讲解。
1.反转链表
2.链表的中间节点
3.环形链表
4.合并两个有序链表
总结
以上就是今天要讲的内容，本文仅仅介绍了链表的两种，剩下的链表结构小伙伴们可以自由探索，最后附上的力扣真题兄弟们可以尝试尝试，如果本篇文章对你的数据结构有帮助，能不能点个免费的三连呢，这对博主的创作能起到极大的助力，最后愿诸君都能学有所成。