结构体实现单链表（C语言）

什么是链表

我们知道顺序表在内存中是连续存放的一种线性表，这次的主角链表则是不同于顺序表。
链表是一种是通过链表中的指针链接次序实现的在物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构
现在看来这个定义可能有点抽象，现在就让我们来解析一下链表的存储方式。

链表的存储方式

逻辑结构

在了解链表的逻辑结构前，我们先看一下顺序表的逻辑结构

因为在物理内存中，顺序表示连续存放的，所以是紧挨着的。
接下来我们看链表的逻辑结构

链表是不顺序不连续的，每个元素都通过其每个元素的指针进行链接，所以说不像顺序表那样各个元素紧挨着，而是通过箭头进行链接

物理结构

我们知道链表是通过每个元素的指针进行链接

(这个博客讲解结构体的实现方式)由图片我们可以知道结构体存储了data，以及下一个结构体的地址。

链表的代码实现

链表结构体变量的创建

typedef int type;
typedef struct linked_list
{
	type data;
	struct linked_list* next;
}link_list;

这里通过我们前面的物理结构，我们就可以知道链表有两个必要成分
1：需要存储的数据
2：下一个结点的地址
所以
type data是存储的数据
next则是下一个节点的地址
typedef int type是为了方便改变链表存储数据类型而进行改名

链表的尾插和尾删

尾部算法算是这个博客中最难的部分了

尾插

步步实现

首先我们要设置传输的参数，首先链表通过指针相互链接，所以我们在传参时只需要将头部指针进行传输，就可以实现整个链表的遍历
所以需要实现尾插时需要传入两个参数
1：头部指针的地址
2：需要插入的数据
为什么这里传入的时头部指针的地址，而不是头部指针
且慢慢看文章，后面会进行详细讲解

void Lilpushback(link_list** pphead, type x)

看到这个，首先就想到我们应该向内存中申请一块内存，用来存放新节点。

link_list* test = (link_list*)malloc(sizeof(link_list));
	if (test == NULL)
	{
		printf("malloc fail");
		return;
	}
	test->data = x;
	test->next = NULL;

经过这个操作后，现在变成了

接下来就应该将3和4链接起来。
即，将3的next变量变为4的地址

        link_list* ptail = *pphead;
		while (ptail->next != NULL)
		{
			ptail = ptail->next;
		}
		ptail->next = test;

上述代码中
while (ptail->next != NULL)是为了遍历链表，找到链表的最后一个节点。
ptail=ptail->next推动ptail不断指向下一个结构体，实现前进

到这里虽然完成了尾插
但是这里我提出一个问题
大家认为空链表，能进行尾插吗
答案肯定是可以的，这个时候我们再回到之前
void Lilpushback(link_list** pphead, type x)
结合 传入的头部指针的地址。
这里想必大家有点头绪了，因为当头部指针为空指针时，我们插入数据后，需要改变头部指针的值，当我们要在调用函数中改变一个变量的值，就需要该变量的指针，即头部指针的变量的指针

//空指针尾插
if (*pphead == NULL)	
	{
		*pphead = test;
	}
/*正常尾插	else
	{
		link_list* ptail = *pphead;
		while (ptail->next != NULL)
		{
			ptail = ptail->next;
		}
		ptail->next = test;
	}*/
}

整体代码

void Lilpushback(link_list** pphead, type x)
{
	link_list* test = (link_list*)malloc(sizeof(link_list));
	if (test == NULL)
	{
		printf("malloc fail");
		return;
	}
	test->data = x;
	test->next = NULL;
	if (*pphead == NULL)	
	{
		*pphead = test;
	}
	else
	{
		link_list* ptail = *pphead;
		while (ptail->next != NULL)
		{
			ptail = ptail->next;
		}
		ptail->next = test;
	}
}

尾删

尾删其实和尾插大差不差了。

void Lilpopback(link_list** pphead)
{
	assert(phead);
	assert(*phead);
	link_list* cur = *phead;
	if (cur->next == NULL)
	{
		free(cur);
		*phead = NULL;
	}
	else
	{
		while (cur->next->next != NULL)
		{
			cur = cur->next;
		}
		free(cur->next);
		cur->next = NULL;
	}
}

对phead和*phead进行assert
因为空链表不能进行删除，首先要保证链表头节点不为空才行(*pphead)，同时防止用户误传空指针pphead

if (cur->next == NULL)
	{
		free(cur);
		*phead = NULL;
	}

这个部分是为了应对只有一个节点的链表情况
将节点对应空间释放
并且将头节点(*pphead)置为空。

else
	{
		while (cur->next->next != NULL)
		{
			cur = cur->next;
		}
		free(cur->next);
		cur->next = NULL;
	}，

这里使用cur->next->next != NULL，是为了寻找要删除的目标节点的上一个节点。
因为删除具有两部分
1：free目标的内存
2：将上个节点的next置空
因此我们要寻找的是要删除节点的上个节点，并非是要删除的节点，这样可以同时实现两个目标。

头删和头插

头插

步步实现

传参：这里我们由上图就知道，我们需要改变头部指针的值，所以我们需要传入头部指针的地址
所以我们就可以知道需要两个参数
1：头部指针的地址
2：需要插入的数据

void Lilpushfront(link_list** phead,type x)

接下来根据图片我们需要创建一个节点，来存放数据和下一个节点的地址

link_list* ptr = (link_list*)malloc(sizeof(link_list));
	if (ptr == NULL)
	{
		assert(ptr);
	}

这个算是链表中插入都要用到的代码了，向内存中申请一块空间，并且检查是否开辟成功。

接下来就是将链表头部节点进行改变
并且将新头部节点与旧头节点进行链接

ptr->next = *phead;
*phead = ptr;
ptr->data = x;

整体代码

void Lilpushfront(link_list** phead,type x)
{
	assert(phead);
	link_list* ptr = (link_list*)malloc(sizeof(link_list));
	if (ptr == NULL)
	{
		assert(ptr);
	}
	ptr->next = *phead;
	*phead = ptr;
	ptr->data = x;
}

头删

头删可以这四个中算是最简单的部分

void Lilpopfront(link_list** pphead)
{
	assert(pphead);
	assert(*pphead);
	link_list* ptr =*pphead;
	*pphead=ptr->next;
	free(ptr);
}

首先空链表不能进行删除，和尾删一样，所以先进行
1：pphead和*pphead进行断言，防止用户传错。
2：将头部节点进行改变至下个节点
3：将旧头部节点进行free

为什么要有链表

在我们对顺序表的了解中
我们发现顺序表的特点：
1：尾插尾删很方便
2：头插头删需要遍历数据，不方便
3：长度固定，有时需要扩容
而相对与顺序表
链表的特点：
1：头插头删很方便
2：尾删尾插需要遍历数据，不方便
3：长度不固定，随时随地扩容和删除
这里我们发现这两个表的优缺点是相辅相成。
每个事物存在总有它的长处。