单链表（增删改查）【超详细】

news2024/11/27 20:39:36

目录

单链表

1.单链表的存储定义

2.结点的创建

3.链表尾插入结点

4.单链表尾删结点

 5.单链表头插入结点 

6.单链表头删结点

7.查找元素，返回结点

 8.在pos结点前插入一个结点

​编辑

 9.在pos结点后插入一个结点

10.删除结点

11.删除pos后面的结点

12.修改链表结点的值

13.打印链表

 14.销毁链表

线性表的链式存储：链表

前言:

之前介绍过线性表的顺序存储方式：顺序表  发现顺序表在 插入删除操作需要移动大量元素；当静态顺序表长度变化较大时，难以确定存储空间的容量；造成存储空间的碎片。

数据结构中： 

注意 这里的是没有哨兵卫的链表。 

单链表

1.单链表的存储定义

单链表的存储与顺序表的存储不一样，单链表不仅仅存放数值，还要存放下一个结点的地址

代码 

typedef int SLNDataType;

typedef struct SListNode 
{
	SLNDataType val;	//存放单链表的值
	struct SListNode* next; //存放下一个单链表的地址
}SLNode;

当有了单链表的存储定义，我们就可以对单链表进行存放结点。 

2.结点的创建

这里使用malloc函数进行创建

代码

//创建一个结点
SLNode* CreateNode(SLNDataType x) 
{
	SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("CreateNode->malloc");
		exit(-1);
	}
	newnode->val = x;  //结点赋值
	newnode->next = NULL; //结点下一个结点为NULL
	return newnode;
}

3.链表尾插入结点

尾插结点：这里需要考虑两方面。

1、单链表为空，插入结点的情况，这里直接让头指针指向创建的新结点即可。

2、单链表不为空时，例如下图要尾插结点4

这里只需创建一个尾指针tail 遍历到第三个结点,把 第三个结点的next 指向 第四个结点即可

代码

//尾插结点
void SListPushBack(SLNode** pphead, SLNDataType x) 
{
    assert(pphead);
	SLNode* newnode = CreateNode(x);    //创建一个结点
	if (*pphead == NULL)	//单链表为空直接指向新结点
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else  
	{
		SLNode* tail = *pphead;	//定义一个尾指针
		while (tail->next != NULL)	//找到表尾
		{
			tail = tail->next;	//指向下一个结点
		}
		//找到表尾后指向新结点即可
		tail->next = newnode;
	}
}

注意这里的二级指针。*pphead == phead,指向第一个结点。 

4.单链表尾删结点

单链表尾部删除结点：分两种情况。1)只有一个结点的情况   2)多个结的情况

因为平时删除结点，对于单链表，我们需要找到前面的结点。所以这里采取经典的双指针的方法

定义一个指向当前的结点(cur)，一个指向前面的结点(pre)，当遍历到表尾时，释放cur指向的结点后，把pre->next = NULL，这样就完成了尾删一个结点。

但是我们发现只有一个结点时

这里free(cur) ,但是pre指向NULL, 这条语句 pre->next = NULL 就是错的。

当然有些人会可能想到，为什么不让pre也指向第一个结点，如果这样想，这里显然是对free()这知识点模糊不清 。因为free(cur) 时 第一个结点的内存空间已经释放返还给操作系统了，所以pre此时指向的内存空间，属于访问野指针了。

所以我们对 1)只有一个结点的情况   2)多个结点的情况 分别处理

1）一个结点的情况

	if ((*pphead)->next == NULL)  //只有一个结点的情况
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}

2) 多个结点的情况

定义一个指向当前的结点(cur)，一个指向前面的结点(pre)，当遍历到表尾时，释放cur指向的结点后，把pre->next = NULL，这样就完成了尾删一个结点。

		SLNode* cur = *pphead;
		SLNode* pre = NULL;
		while (cur->next != NULL)
		{
			pre = cur;
			cur = cur->next;
		}

		free(cur);
		cur = NULL;
		pre->next = NULL;

 代码

//尾删结点
void SListPopBack(SLNode** pphead) 
{
    assert(pphead);
	assert(*pphead); //避免链表为空
	if ((*pphead)->next == NULL)  //只有一个结点的情况
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else  //多个结点的情况
	{
		SLNode* cur = *pphead;
		SLNode* pre = NULL;
		while (cur->next != NULL)
		{
			pre = cur;
			cur = cur->next;
		}
		free(cur);
		cur = NULL;
		pre->next = NULL;
	}
}

当然上方代码也可以不用定义pre,来实现

//尾删结点
void SListPopBack(SLNode** pphead) 
{
	assert(*pphead); //避免链表为空
	if ((*pphead)->next == NULL)  //只有一个结点的情况
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else  //多个结点的情况
	{
		SLNode* cur = *pphead;
		while (cur->next->next != NULL)
		{
			cur = cur->next;
		}
		free(cur->next);
		cur->next = NULL;
	}
}

 5.单链表头插入结点 

首先创建一个新结点，然后让新结点指向 头指针指向的结点，头指针再指向新结点。

注意先后指向的顺序不能变。

代码

//头插结点
void SListPushFront(SLNode** pphead, SLNDataType x) 
{
    assert(pphead);
	SLNode* newnode = CreateNode(x);	//创建一个新结点
	newnode->next = *pphead;	//新结点指向 头指针指向的结点
	*pphead = newnode;	//再让头指针指向新结点
}

这样就变成

 如果指向的顺序变了，那就会出现这种错误

结点的next指向自己,这样是错误的

6.单链表头删结点

单链表头删除结点时，先临时创建一个next指针来指向第一个结点的下一个结点，然后释放第一个结点，再让头指针指向next，这样就完成删除第一个结点。

代码

//头删结点
void SListPopFront(SLNode** pphead) 
{
    assert(pphead);
	assert(*pphead);
	SLNode* next = (*pphead)->next;
	free(*pphead);
	*pphead = next;
}

方法二

当然也可以先临时存放第一个结点，让*pphead指向第二个结点，然后再删除第一个结点。

代码

//头删结点
void SListPopFront(SLNode** pphead) 
{
    assert(pphead);
	assert(*pphead);
    SLNode* tmp = *pphead;
    *pphead = (*pphead)->next;
	free(tmp);
}

7.查找元素，返回结点

代码

//查找元素，返回结点
SLNode* SListFind(SLNode* phead, SLNDataType x) 
{
	SLNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		if (cur->val == x)
			return cur;	//查找成功返回当前结点
		cur = cur->next;
	}
	return NULL; //查找失败返回NULL
}

 8.在pos结点前插入一个结点

assert(phead&&pos); 这里的意思是避免是空指针的情况

 首先，在某结点前插入结点，当在第一个结点前插入结点时，这相当于表头插入结点；当在不是第一个结点前插入结点时，定义一个pre的指针遍历找到pos结点的前一个结点。

代码

//在pos结点前插入一个结点
void SListInsert(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLNDataType x) 
{
    //避免指针为空
	assert(pphead);
    assert(*pphead); 
    assert(pos);
	if (*pphead == pos)
	{
		SListPushFront(pphead,x);
		return;
	}
	SLNode* newnode = CreateNode(x);
	SLNode* pre = *pphead;  //定义一个指向第一个结点的指针
	while (pre->next != pos)
	{
		assert(pre);//避免空指针
		pre = pre->next;
	}
	pre->next = newnode;
	newnode->next = pos;
}

图解

注意更改顺序 

上述说的是在有头指针的情况下进行在pos结点前插入一个结点。

题目变形 

当在没有给头指针的情况下，在pos的结点前如何插入一个结点？

解析：这里给出一个取巧的方法，即，先在pos后面插入结点，然后再把pos的值和新插入结点的值交换一下。这样就完成了在没有头指针的情况下在pos前插入一个结点。

代码

//在pos结点前插入一个结点
void SListInsert(SLNode* pos, SLNDataType x) 
{
    //避免指针为空
    assert(pos);
    SLNode* newnode = CreateNode(x);
    //先在pos后插入结点
    newnode->next = pos->next;
    pos->next = newnode;
    //交换两个结点的值
    SLNDataType tmp = pos->val;
    pos->val = newnode->val;
    newnode->val = tmp;
}

图解

 9.在pos结点后插入一个结点

这里定义一个指针next用于记录pos后面结点的地址，pos指向newnode, newnode指向next。

 代码

//在pos结点后插入结点
void SListInsertAfter(SLNode* pos, SLNDataType x) 
{
	assert(pos);
	SLNode* next = pos->next;	//先记录pos后面的结点
	SLNode* newnode = CreateNode(x);
	pos->next = newnode;
	newnode->next = next;
}

 

也可以这样写,注意顺序，避免指向自己。

  代码

//在pos结点后插入结点
void SListInsertAfter(SLNode* pos, SLNDataType x) 
{
	assert(pos);
	SLNode* newnode = CreateNode(x);
	newnode->next = pos->next;
    pos->next = newnode;
}

10.删除结点

例：删除结点pos, 在只有一个结点中删除结点，在多个结点中删除结点。

在只有一个结点中删除，那就相当于头删结点。

在多个结点中删除结点，那就需要知道被删除结点的前一个结点。这里采用双指针的思想进行删除结点。pre指针负责记录pos的前一个结点，next指针记录pos后面的结点。这样释放pos结点后，pre指向next，就完成了pos结点的删除。

 代码

//删除结点pos
void SListErase(SLNode** pphead, SLNode* pos) 
{
	assert(pphead);
    assert(pos);
	assert(*pphead);
	//pos为第一个结点且是第一个结点
	if (*pphead == pos)
	{
		//相当于头删结点
		SListPopFront(pphead);
	}
    else
    {
       	//在多个结点中删除结点pos
	    SLNode* pre = *pphead;
	    SLNode* next = pos->next;
	    while (pre->next != pos)
	    {
		    pre = pre->next;
	    }
	    free(pos);
	    pos = NULL;
	    pre->next = next; 
    }

}

图解 

11.删除pos后面的结点

首先断言一下，避免头指针和pos后面的结点为空。（assert(phead && pos->next);）

 代码

//删除pos之后的一个结点
void SListEraseAfter(SLNode* pos) 
{
    assert(pos);
	assert(pos->next); //避免为空指针
	//先使用next记录pos后面的结点
	SLNode* next = pos->next->next;
	free(pos->next);
	pos->next = next;
}

图解

12.修改链表结点的值

  代码

//修个pos结点中的值
void SListModify(SLNode* phead, SLNode* pos, SLNDataType x)
{
	assert(phead&&pos); //避免为空指针
	SLNode* cur = phead; //cur指向头指针
	while(cur != pos)
	{
		cur = cur->next;
	}
	cur->val = x; //修个值
}

13.打印链表

  代码

//打印结点
void SListPrint(SLNode* phead) 
{
	SLNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		printf("%d->",cur->val);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

 14.销毁链表

这里因为是使用mallco开辟的空间，所以是需要进行手动释放的。

注意：可能是多个结点，也就是开辟了多个不连续内存空间，

所以，首先应该记录被释放结点的下一个结点的地址，避免释放后找不到下一个结点

释放完所有的结点,头指针置为NULL

 代码

//销毁链表
void SListDestory(SLNode** pphead) 
{
	assert(pphead);
	SLNode* p = *pphead;
	//注意结点的内存空间的释放，要释放多个
	while (p) 
	{
        //首先应该记录被释放结点的下一个结点的地址，避免释放后找不到下一个结点
		SLNode* tmp = p->next; 
		free(p);
		p = tmp; //指向下一个结点
	}
	//释放完所有的结点,头指针置为NULL
	*pphead = NULL;
}

总结：

单链表在找出位置的指针后，插入和删除时间复杂度为O(1),

但在查找方面上，单链表的时间复杂度为O(n),

当线性表中的元素个数变化较大或者根本不知道有多大时，最好用单链表结构。

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