【数据结构】——单链表（增删查改）
目录
前言：
一：单链表的特点
编辑 二：单链表实现
单链表定义
2.1申请节点（初始化）
2.2单链表尾插
编辑 2.3单链表打印
2.4单链表头插
2.5单链表尾删
2.6单链表头删
2.7单链表查找
2.8在目标位置后面插入
2.9删除目标位置后面的值
2.10在目标位置前插入
2.11删除目标位置
2.12单链表销毁
总代码
test.c
SList.c
SList.h
前言：
因为顺序进行插入删除时，有时候需要移动大量数据，造成不便，影响了运行效率。这时候引出了它的黄金搭档 单链表；
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。
一：单链表的特点
- 单链表不要求逻辑上相邻的两个元素在物理位置上也相邻，因此不需要连续的存储空间。
- 单链表是非随机的存储结构，即不能直接找到表中某个特定的结点。查找某个特定的结点时，需要从表头开始遍历，依次查找。
- 优点：支持动态内存分配。由于单链表不需要预先分配一段连续的空间，因此可以根据实际需求动态地申请、释放节点空间，避免浪费内存。支持高效的插入、删除操作。由于单链表中的节点是通过指针相连的，因此在插入、删除一个节点时，只需要修改其前驱节点或后继节点的指针即可，时间复杂度为O ( 1 )
- 缺点：不支持随机访问。由于单链表中的节点不是连续存储的，因此不能像数组一样通过下标来直接访问一个元素，需要从头节点开始遍历整个链表才能访问任意位置的元素。
二：单链表实现
单链表定义
每个链表结点，除了存放元素自身的信息外，还需要存放一个指向其后继的指针
单链表功能实现中，需要考虑三种情况：链表为空，一个节点，多个节点
typedef int SLNDatatype;
typedef struct SListNode //定义单链表结点类型
{
struct SListNode* next; //数据域，可以是别的各种数据类型
SLNDatatype val; //指针域
}SLNode;
2.1申请节点（初始化）
malloc出来一块地址，将有效值赋给val，next给NULL
malloc动态开辟的地址，在程序结束前，都需要进行free释放；
然会该节点的地址
//申请一个节点
SLNode* CreateNode(SLNDatatype x)
{
SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
newnode->val = x;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}2.2单链表尾插
我们需要改变该链表，传的是地址，形参接受应该为二级指针；
单链表功能实现中，需要考虑三种情况：链表为空，一个节点，多个节点
如果是空，直接将新节点赋给第一个节点
如果是一个及以上节点，找到链表尾部后，指针域next链接新节点数据域data
// 单链表尾插
void SListPushBack(SLNode** pplist, SLNDatatype x)
{
assert(pplist);
SLNode* newnode = CreateNode(x);
if (*pplist == NULL)
{
*pplist = newnode;
}
else
{
//找尾
SLNode* tail = *pplist;
while (tail->next != NULL)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;
}
}
2.3单链表打印
在【C】系列中，讲过结构体不管是修改还是打印，最好都传地址来操作，这样不需要额外开辟空间
assert（）：
断言判断中，其实pplist这个不会为NULL，因为*pplist是地址，哪怕这个地址指向的也是NULL，但是该pplist不为NULL；
assert（）：
断言是判断不允许为NULL的情况，比如链表为空，还要删除的这类情况；
在打印中：
将下一个地址赋给当前地址，进行遍历操作，和之前的自增++这类不同，因为链表空间不是连续存放的
//打印单链表
void SListPrint(SLNode** pplist)
{
assert(pplist);
SLNode* cur = *pplist;
//遍历打印
while (cur)
{
printf("%d->", cur->val);
cur = cur->next;
}
printf("NULL\n");
}2.4单链表头插
头部插入不管是空链表还是多个节点，将新链表链接到第一个节点即可
// 单链表的头插
void SListPushFront(SLNode** pplist, SLNDatatype x)
{
assert(pplist);
SLNode* phead = *pplist;
SLNode* newnode = CreateNode(x);
newnode->next = *pplist;
*pplist = newnode;
}
2.5单链表尾删
需要考虑两种情况
一个节点：将该节点删除释放即可；
两个及以上节点：循环找到下下个节点为空的节点，将其删除释放；
也可以定义一个指针 prev:该指针作用是 当cur的下一个节点不等于空时， 记录此位置，如此循环直到找到下一个节点为空，将其cur释放删除，再将prev定义为新的尾，next置NULL；
// 单链表的尾删
void SListPopBack(SLNode** pplist)
{
assert(pplist);
assert(*pplist);
SLNode* cur = *pplist;
//1.一个节点
if ((*pplist)->next == NULL)
{
free(*pplist);
*pplist = NULL;
}
//2.一个以上的节点
else
{
// 找尾
/*SLNode* prev = NULL;
SLNode* tail = *pphead;
while (tail->next != NULL)
{
prev = tail;
tail = tail->next;
}
free(tail);
tail = NULL;
prev->next = NULL;*/
while (cur->next->next != NULL)
{
cur = cur->next;
}
free(cur->next);
cur->next = NULL;
}
}
2.6单链表头删
检查断言后，记录第一个节点位置，将第二个节点赋给第一个节点，再释放记录的位置；
可满足一个节点和多个节点
// 单链表头删
void SListPopFront(SLNode** pplist)
{
assert(pplist);
assert(*pplist);
SLNode* cur = *pplist;
*pplist = (*pplist)->next;
free(cur);
cur = NULL;
}
2.7单链表查找
查找单链表是否存在此val，存在返回该指针，不存在返回null;
需要注意的是返回的是该指针，而不是该值；后面功能用指针传递更好，在C++库中也是这样定义的，我们可以统一
// 单链表查找
SLNode* SListFind(SLNode* plist, SLNDatatype x)
{
assert(plist);
SLNode* cur= plist;
while (cur) //遍历查找
{
if (cur->val == x)
{
return cur;
}
else
{
cur= cur->next;
}
}
return NULL;
}2.8在目标位置后面插入
创建新节点空间后，将newnode链接到原链表尾，这里需要顺序关系，先链接尾部，再将newnode地址链接到原链表尾部
// 单链表在pos位置之后插入x
void SListInsertAfter(SLNode* pos, SLNDatatype x)
{
assert(pos);
SLNode* newnode = CreateNode(x);
newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;
}
2.9删除目标位置后面的值
删除pos后面，将pos的next记录，再将链表跨过链接，释放记录值
// 单链表删除pos位置之后的值
void SListEraseAfter(SLNode* pos)
{
assert(pos);
pos位置后还有两个及以上值
//if (pos->next->next != NULL)
//{
// SLNode* cur = pos->next; //cur是要删除的位置
// SLNode * next = pos->next->next; //pos链接下一个位置
//
// pos->next = next;
// free(cur);
// cur = NULL;
//}
pos位置后只有一个或者没有值
//else
//{
// free(pos->next);
// pos->next = NULL;
//}
SLNode* cur = pos->next;
pos->next = pos->next->next;
free(cur);
cur = NULL;
}
2.10在目标位置前插入
精确断言判定后，分成两种情况；
pos为第一个节点： 该操作类似 单链表头插入，调用该函数即可；
pos在链表其他位置：先循环next找，与上同理，注意链接的先后顺序；
这里其实还有一种方式，就是将新节点插入到pos位置后，然后将pos的val值和newnode的val值进行交换即可；
// 在pos的前面插入
void SLTInsert(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLNDatatype x)
{
assert(pos);
assert(pphead);
assert(*pphead);
SLNode* cur = *pphead;
SLNode* newnode = CreateNode(x);
//pos在头节点
if (pos == cur)
{
SListPushFront(pphead, x);
}
while (cur)
{
if (cur->next == pos) //找到pos位置 前
{
newnode->next = pos;
cur->next = newnode;
return;
}
else
{
cur = cur->next;
}
}
}
2.11删除目标位置
与上同理分两种情况：
pos为第一个节点：类似头删除；
pos在其他位置：记录覆盖即可
// 删除pos位置
void SLTErase(SLNode** pphead, SLNode* pos)
{
assert(pos);
assert(pphead);
assert(*pphead);
//
SLNode* cur = *pphead;
//while (cur)
//{
// if (pos == cur)
// {
// cur = cur->next;
// free(pos);
// pos = NULL;
// return;
// }
// if (cur->next == pos)
// {
// cur->next = cur->next->next;
// free(pos);
// pos = NULL;
// return;
// }
// else
// {
// cur = cur->next;
// }
//}
if (pos == *pphead)
{
//头删
SListPopFront(pphead);
}
else
{
while (cur->next != pos)
{
cur = cur->next;
}
cur->next = cur->next->next;
free(pos);
pos = NULL;
}
}
2.12单链表销毁
因为链表是动态开辟空间，在最后需要释放置NULL；
void SLTDestroy(SLNode** pphead)
{
assert(pphead);
SLNode* cur = *pphead;
while (cur)
{
SLNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
*pphead = NULL;
}总代码
test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"SList.h"
void test1()
{
SLNode* s = NULL;
SListPushBack(&s, 1);
SListPushBack(&s, 2);
SListPushBack(&s, 3);
SListPrint(&s);
SListPushFront(&s, 5);
SListPrint(&s);
}
void test2()
{
SLNode* s = NULL;
SListPushBack(&s, 1);
SListPushBack(&s, 2);
SListPushBack(&s, 3);
SListPrint(&s);
SListPopBack(&s);
SListPrint(&s);
SListPopFront(&s);
SListPrint(&s);
SListPopFront(&s);
SListPrint(&s);
}
void test3()
{
SLNode* s = NULL;
SListPushBack(&s, 1);
SListPushBack(&s, 2);
SListPushBack(&s, 3);
SListPrint(&s);
SLNode* pos = SListFind(s, 1);
SListInsertAfter(pos, 4);
SListPrint(&s);
}
void test4()
{
SLNode* s = NULL;
SListPushBack(&s, 1);
SListPushBack(&s, 2);
SListPushBack(&s, 3);
SListPushBack(&s, 4);
SListPushBack(&s, 5);
SListPrint(&s);
SLNode* pos = SListFind(s, 2);
SListEraseAfter(pos);
SListPrint(&s);
}
void test5()
{
SLNode* s = NULL;
SListPushBack(&s, 1);
SListPushBack(&s, 2);
SListPushBack(&s, 3);
SListPrint(&s);
SLNode* pos = SListFind(s, 2);
SLTInsert(&s,pos,6);
SListPrint(&s);
SLTErase(&s,pos);
SListPrint(&s);
}
int main()
{
//test1();
//test2();
//test3();
//test4();
test5();
return 0;
}SList.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"SList.h"
//申请一个节点
SLNode* CreateNode(SLNDatatype x)
{
SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
newnode->val = x;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
// 单链表尾插
void SListPushBack(SLNode** pplist, SLNDatatype x)
{
assert(pplist);
SLNode* newnode = CreateNode(x);
if (*pplist == NULL)
{
*pplist = newnode;
}
else
{
//找尾
SLNode* tail = *pplist;
while (tail->next != NULL)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;
}
}
//打印单链表
void SListPrint(SLNode** pplist)
{
assert(pplist);
SLNode* cur = *pplist;
//遍历打印
while (cur)
{
printf("%d->", cur->val);
cur = cur->next;
}
printf("NULL\n");
}
// 单链表的头插
void SListPushFront(SLNode** pplist, SLNDatatype x)
{
assert(pplist);
SLNode* phead = *pplist;
SLNode* newnode = CreateNode(x);
newnode->next = *pplist;
*pplist = newnode;
}
// 单链表的尾删
void SListPopBack(SLNode** pplist)
{
assert(pplist);
assert(*pplist);
SLNode* cur = *pplist;
//1.一个节点
if ((*pplist)->next == NULL)
{
free(*pplist);
*pplist = NULL;
}
//2.一个以上的节点
else
{
// 找尾
/*SLNode* prev = NULL;
SLNode* tail = *pphead;
while (tail->next != NULL)
{
prev = tail;
tail = tail->next;
}
free(tail);
tail = NULL;
prev->next = NULL;*/
while (cur->next->next != NULL)
{
cur = cur->next;
}
free(cur->next);
cur->next = NULL;
}
}
// 单链表头删
void SListPopFront(SLNode** pplist)
{
assert(pplist);
assert(*pplist);
SLNode* cur = *pplist;
*pplist = (*pplist)->next;
free(cur);
cur = NULL;
}
// 单链表查找
SLNode* SListFind(SLNode* plist, SLNDatatype x)
{
assert(plist);
SLNode* cur = plist;
while (cur) //遍历查找
{
if (cur->val == x)
{
return cur;
}
else
{
cur = cur->next;
}
}
return NULL;
}
// 单链表在pos位置之后插入x
void SListInsertAfter(SLNode* pos, SLNDatatype x)
{
assert(pos);
SLNode* newnode = CreateNode(x);
newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;
}
// 单链表删除pos位置之后的值
void SListEraseAfter(SLNode* pos)
{
assert(pos);
pos位置后还有两个及以上值
//if (pos->next->next != NULL)
//{
// SLNode* cur = pos->next; //cur是要删除的位置
// SLNode * next = pos->next->next; //pos链接下一个位置
//
// pos->next = next;
// free(cur);
// cur = NULL;
//}
pos位置后只有一个或者没有值
//else
//{
// free(pos->next);
// pos->next = NULL;
//}
SLNode* cur = pos->next;
pos->next = pos->next->next;
free(cur);
cur = NULL;
}
// 在pos的前面插入
void SLTInsert(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLNDatatype x)
{
assert(pos);
assert(pphead);
assert(*pphead);
SLNode* cur = *pphead;
SLNode* newnode = CreateNode(x);
//pos在头节点
if (pos == cur)
{
SListPushFront(pphead, x);
}
while (cur)
{
if (cur->next == pos) //找到pos位置 前
{
SLNode* prev = cur;
newnode->next = pos;
cur->next = newnode;
return;
}
else
{
cur = cur->next;
}
}
}
// 删除pos位置
void SLTErase(SLNode** pphead, SLNode* pos)
{
assert(pos);
assert(pphead);
assert(*pphead);
//
SLNode* cur = *pphead;
//while (cur)
//{
// if (pos == cur)
// {
// cur = cur->next;
// free(pos);
// pos = NULL;
// return;
// }
// if (cur->next == pos)
// {
// cur->next = cur->next->next;
// free(pos);
// pos = NULL;
// return;
// }
// else
// {
// cur = cur->next;
// }
//}
if (pos == *pphead)
{
//头删
SListPopFront(pphead);
}
else
{
while (cur->next != pos)
{
cur = cur->next;
}
cur->next = cur->next->next;
free(pos);
pos = NULL;
}
}
void SLTDestroy(SLNode** pphead)
{
assert(pphead);
SLNode* cur = *pphead;
while (cur)
{
SLNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
*pphead = NULL;
}SList.h
#pragma once
#include
#include
#include
typedef int SLNDatatype;
typedef struct SListNode //链表定义
{
struct SListNode* next;
SLNDatatype val;
}SLNode;
// 动态申请一个节点
SLNode* CreateNode(SLNDatatype x);
// 单链表尾插
void SListPushBack(SLNode** pplist, SLNDatatype x);
//打印单链表
void SListPrint(SLNode** phead);
// 单链表的头插
void SListPushFront(SLNode** pplist, SLNDatatype x);
// 单链表的尾删
void SListPopBack(SLNode** pplist);
// 单链表头删
void SListPopFront(SLNode** pplist);
// 单链表查找
SLNode* SListFind(SLNode* plist, SLNDatatype x);
// 单链表在pos位置之后插入x
void SListInsertAfter(SLNode* pos, SLNDatatype x);
// 单链表删除pos位置之后的值
void SListEraseAfter(SLNode* pos);
// 在pos的前面插入
void SLTInsert(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLNDatatype x);
// 删除pos位置
void SLTErase(SLNode** pphead, SLNode* pos);
//销毁单链表
void SLTDestroy(SLNode** pphead); 以上就是我对单链表的理解和功能实现介绍，身为初学者，作者能力有限，文中不对的地方，需要改进的地方，还望各位指点，感激不尽！！！
