【数据结构】链表的学习总结
目录
- 1.链表的概念
- 2.链表的结构
-
- 1️⃣链表中单个结点的结构
- 2️⃣链表的整体结构
- 3.链表的分类
- 4.链表的实现
-
- 1️⃣单向无头非循环
- 2️⃣双向带头循环
1.链表的概念
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。
2.链表的结构
1️⃣链表中单个结点的结构
数据域： 存储当前结点的数据（可以是不同类型）
指针域： 存储指向下一结点的指针
2️⃣链表的整体结构
- 逻辑结构
- 物理结构
如图二，链表在内存中的实际结构并不一定是连续的，每一个结点都是一块独立的空间，而结点之间依靠指针链接起来，成为链表。因此图一中的箭头并不是实际存在的，而是为了方便理解而建立的逻辑结构。
注意：
1.综上所述，链表的逻辑结构是连续的，而物理结构是不连续的；
2.链表结点的空间一般在堆上申请；
3.从堆上申请的空间是按一定策略来分配的，两次申请的空间可能连续，也可能不连续；
4.单向链表最后一个结点的指针域中的指针为NULL。
3.链表的分类
链表的种类有：单向与双向、带头和不带头、循环和非循环。
这些种类组合起来一共有8种类型的链表结构。
虽然链表有许多种类型的结构，而我们最常用的却只有两种：
- 单向无头非循环
- 双向带头循环
- 单向无头非循环链表： 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。
- 双向带头循环链表：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。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，使用起来很简单。
4.链表的实现
下面用C语言代码实现两种常用的链表结构：
1️⃣单向无头非循环
SList.h
#pragma once
#include SList.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "Slist.h"
SLN* SListNodeApply(SLDataType x)//申请一个(data为x的)结点
{
SLN* pt = (SLN*)malloc(sizeof(SLN));
if (pt == NULL)
{
perror("SLNApply-malloc fail");
exit(-1);
}
//
pt->data = x;
pt->next = NULL;
return pt;
}
void SListDestroy(SLN** pphead)//销毁链表
{
assert(pphead);
SLN* cur = *pphead;
SLN* prev = *pphead;
while (cur != NULL)
{
cur = cur->next;
free(prev);
prev = cur;
}
*pphead = NULL;
}
void SListPrint(SLN* phead)//打印链表(int型)
{
while (phead != NULL)
{
printf("%d->", phead->data);
phead = phead->next;
}
printf("NULL\n");
}
void SListFrontPush(SLN** pphead, SLDataType x)//头插
{
assert(pphead);
SLN* newnode = SListNodeApply(x);
//
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
void SListBackPush(SLN** pphead, SLDataType x)//尾插
{
assert(pphead);
SLN* newnode = SListNodeApply(x);
//
if (*pphead == NULL)
{
*pphead = newnode;
}
else
{
SLN* cur = *pphead;
while (cur->next != NULL)
{
cur = cur->next;
}
cur->next = newnode;
}
}
void SListFrontPop(SLN** pphead)//头删
{
assert(pphead);
assert(*pphead);
//移动phead,并将原来phead指向的空间释放
SLN* tmp = *pphead;
*pphead = (*pphead)->next;
free(tmp);
tmp = NULL;
}
void SListBackPop(SLN** pphead)//尾删
{
assert(pphead);
assert(*pphead);
//
SLN* cur = *pphead;
SLN* prev = cur;
while (cur->next != NULL)
{
prev = cur;
cur = cur->next;
}
//
prev->next = NULL;
free(cur);
cur = NULL;
}
SLN* SListFind(SLN* phead, SLDataType x)//查找结点(第一个data==x的结点)
{
SLN* cur = phead;
while (cur != NULL)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
void SListInsert(SLN** pphead, SLN* pos, SLDataType x)//在pos位置(前)插入新结点
{
assert(pphead);
assert(pos);
if (pos == *pphead)
{
SListFrontPush(pphead, x);
}
else
{
SLN* newnode = SListNodeApply(x);
SLN* cur = *pphead;
SLN* prev = *pphead;
while (cur != pos)
{
prev = cur;
cur = cur->next;
}
prev->next = newnode;
newnode->next = pos;
}
}
void SListErase(SLN** pphead, SLN* pos)//删除pos位置的值
{
assert(pphead);
assert(pos);
//
if (pos == *pphead)
{
SListFrontPop(pphead);
}
else
{
SLN* cur = *pphead;
SLN* prev = NULL;
while (cur != pos)
{
prev = cur;
cur = cur->next;
//检查 pos不为该链表中结点的指针
assert(cur);
}
prev->next = cur->next;
free(cur);
cur = NULL;
}
}
2️⃣双向带头循环
DList.h
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
//带头+双向+循环的链表
#pragma once
#include DList.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "DList.h"
ListNode* ListCreate()//创建哨兵位
{
ListNode* phead = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
if (phead == NULL)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
//
phead->next = phead;
phead->prev = phead;
//
return phead;
}
ListNode* BuyListNode(LTDataType x)
{
ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
newnode->prev = NULL;
return newnode;
}
void ListDestroy(ListNode* phead)//销毁链表
{
assert(phead);
//设置结束条件
phead->prev->next = NULL;
//迭代
ListNode* cur = phead;
while (cur)
{
ListNode* del = cur;
cur = cur->next;
free(del);
}
//在函数外需要自行置空phead指针
}
void ListPrint(ListNode* phead)//打印链表
{
assert(phead);
//迭代
ListNode* cur = phead->next;
printf("phead<=>");
if (cur == phead)//链表为空
{
printf("NULL\n");
}
else//链表不为空
{
while (cur != phead)
{
printf("%d<=>", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("\n");
}
}
bool ListEmpty(ListNode* phead)
{
return phead->next == phead;
}
void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x)//尾插
{
assert(phead);
创建新结点
//ListNode* newnode = BuyListNode(x);
链接
//newnode->prev = phead->prev;
//newnode->next = phead;
//phead->prev->next = newnode;
//phead->prev = newnode;
ListInsert(phead, x);
}
void ListPopBack(ListNode* phead)//尾删
{
assert(phead);
assert(!ListEmpty(phead));//控制链表不能为空
//ListNode* tail = phead->prev;
//tail->prev->next = phead;
//phead->prev = tail->prev;
//free(tail);
//tail = NULL;
ListErase(phead->prev);
}
void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x)//头插
{
assert(phead);
创建新结点
//ListNode* newnode = BuyListNode(x);
链接
//ListNode* first = phead->next;
//phead->next = newnode;
//newnode->prev = phead;
//newnode->next = first;
//first->prev = newnode;
ListInsert(phead, x);
}
void ListPopFront(ListNode* phead)//头删
{
assert(phead);
assert(!ListEmpty(phead));//控制链表不能为空
//
//ListNode* first = phead->next;
//ListNode* second = phead->next->next;
//phead->next = second;
//second->prev = phead;
//free(first);
//first = NULL;
ListErase(phead->next);
}
ListNode* ListFind(ListNode* phead, LTDataType x)//查找(找出第一个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)//在pos位置前面插入元素
{
assert(pos);
//创建新结点
ListNode* newnode = BuyListNode(x);
//插入
pos->prev->next = newnode;
newnode->prev = pos->prev;
pos->prev = newnode;
newnode->next = pos;
}
void ListErase(ListNode* pos)//删除pos位置的元素
{
assert(pos);
//
pos->prev->next = pos->next;
pos->next->prev = pos->prev;
//
free(pos);
//在函数外需要自行置空pos指针
}