[C/C++]数据结构 链表(单向链表,双向链表)

news2024/9/28 5:28:13

前言:

        上一文中我们介绍了顺序表的特点及实现,但是顺序表由于每次扩容都是呈二倍增长(扩容大小是自己定义的),可能会造成空间的大量浪费,但是链表却可以解决这个问题.

概念及结构:

         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

注意:

  1. 链式结构在逻辑上是连续的,但是在物理上不一定连续
  2. 结点一般都是从堆上申请出来的
  3. 从堆上申请的空间是按照一定的策略来分配的,两次申请的空间可能连续也可能不连续

    分类:

  1. 单向或双向
  2. 带头或不带头
  3. 循环或不循环

    虽然链表有这么多种结构,但是在实际中最常用的还是两种结构:

  • 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。       

  •  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

无头单向非循环链表

接口:

typedef int SLTDateType;
typedef struct SListNode
{
	SLTDateType data;
	struct SListNode* next;
}SListNode;

// 动态申请一个节点
SListNode* BuySListNode(SLTDateType x);
// 单链表打印
void SListPrint(SListNode* plist);
// 单链表尾插
void SListPushBack(SListNode** pplist, SLTDateType x);
// 单链表的头插
void SListPushFront(SListNode** pplist, SLTDateType x);
// 单链表的尾删
void SListPopBack(SListNode** pplist);
// 单链表头删
void SListPopFront(SListNode** pplist);
// 单链表查找
SListNode* SListFind(SListNode* plist, SLTDateType x);
// 单链表在pos位置之后插入x
void SListInsertAfter(SListNode** pphead,SListNode* pos, SLTDateType x);
// 单链表删除pos位置之后的值
void SListEraseAfter(SListNode** pphead,SListNode* pos);
// 在pos的前面插入
SListNode* SListInsertFront(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLTDateType x);
// 删除pos位置
void SLTErase(SListNode** pphead, SListNode* pos);
//单链表摧毁
void SLTDestroy(SLNode** pphead);

1.动态申请结点

SListNode* BuySListNode(SLTDateType x)
{
	SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return;
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
}

2.单链表打印

void SListPrint(SListNode* plist)
{
	SListNode* cur = plist;

	 while (cur != NULL)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

3.单链表尾插

void SListPushBack(SListNode** pplist, SLTDateType x)
{
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);
   
	if (*pplist == NULL)
	{
		*pplist = newnode;
	}
	else
	{
		SListNode* tail = *pplist;
		while (tail->next)
		{
			tail = tail->next;
		}
		tail->next = newnode;
	}
}

4.单链表头插

void SListPushFront(SListNode** pplist, SLTDateType x)
{
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);
	newnode->next = *pplist;
	*pplist = newnode;
}

5.单链表尾删

void SListPopBack(SListNode** pplist)
{
	assert(*pplist);


	SListNode* pre = NULL;
	SListNode* tail = *pplist;


	if ((*pplist)->next == NULL)
	{
		*pplist = NULL;
	}
	else
	{
	   /* while (tail->next)
	   {
		 pre = tail; 
		 tail = tail->next;
	   }
	     free(tail);
	     tail = NULL;
	     pre->next = NULL;*/
		SListNode* tail = *pplist;
		while (tail->next->next)
		{
			tail = tail->next;
		}
		free(tail->next);
		tail->next = NULL;
	} 
}

6.单链表头删

void SListPopFront(SListNode** pplist)
{
	assert(pplist);


	if ((*pplist)->next == NULL)
	{
		*pplist = NULL;
	}
	else
	{
		SListNode* ret = ((*pplist)->next);
		free(*pplist);
		*pplist = ret;
	}
}

7.单链表查找

SListNode* SListFind(SListNode* plist, SLTDateType x)
{
	assert(plist);


	SListNode* ret = plist;
	while (ret->data != x&&ret->next)
	{
		ret=ret->next;
	}
	if (ret->next == NULL && ret->data != x)
		return NULL;
	else
		return ret; 
}

8.摧毁单链表

void SLTDestroy(SListNode** pphead)
{
	SListNode* cur = *pphead;
	SListNode* ret = NULL;


	while (cur)
	{
		ret = cur->next;
		free(cur);
		cur = ret;
	}
	*pphead = NULL;
}

9.在pos位置之后插入x

// 单链表在pos位置之后插入x
void SListInsertAfter(SListNode** pphead,SListNode* pos, SLTDateType x)
{
	assert(pphead);
	//检测插入位置是否存在
	assert(pos); 
	assert(*pphead);

	SListNode* newnode=BuySListNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}

10.删除pos位置之后的值

// 单链表删除pos位置之后的值
void SListEraseAfter(SListNode** pphead,SListNode* pos)
{
	assert(pphead);
	assert(pos);
	assert(pos->next);
	assert(*pphead);

	SListNode* tmp = pos->next;
	pos->next = pos->next->next;
	free(tmp);
	tmp = NULL;
}

11.在pos位置之前插入x

SListNode* SListInsertFront(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLTDateType x)
{
	assert(pphead);
	assert(pos);
	assert(*pphead);

	SListNode* newnode = BuySListNode(x);
	SListNode* pre = *pphead;

	if (*pphead == pos)
	{
		SListPushFront(pphead,x);
	}
	else
	{
		while (pre->next != pos)
		{
			pre = pre->next;
		}
		newnode->next = pos;
		pre->next = newnode;
	}
	

}

12.删除pos位置

void SLTErase(SListNode** pphead, SListNode* pos)
{
	assert(pphead);
	assert(pos);
	assert(*pphead);
	if (*pphead == pos)
	{
		SListPopFront(pphead);
	}
	else
	{
		SListNode* pre = *pphead;
		while (pre->next != pos)
		{
			pre = pre->next;
		}
		pre->next = pos->next;
		free(pos);
		pos = NULL;
	}

}

 

带头双向循环链表

接口:

// 带头+双向+循环链表增删查改实现
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	LTDataType _data;
	struct ListNode* _next;
	struct ListNode* _prev;
}ListNode;

// 创建返回链表的头结点.
ListNode* ListCreate();
// 双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* pHead);
// 双向链表打印
void ListPrint(ListNode* pHead);
// 双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* pHead);
// 双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* pHead);
// 双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* pHead, LTDataType x);
// 双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x);
// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(ListNode* pos);

1.创建返回链表的头节点

ListNode* ListCreate(LTDataType x)
{
	ListNode* node = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	if (node == NULL)
	{
		perror("malloc");
		exit(-1);
	}
	node->_data = x;
	node->_next = NULL;
	node->_prev = NULL;
	return node;
}

2.双向链表销毁

void ListDestory(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);


	ListNode* cur = pHead->_next;
	while (cur != pHead)
	{
		ListNode* next = cur->_next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	free(pHead);
}

3.双向链表打印

void ListPrint(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	ListNode* cur = pHead->_next;
	while (cur != pHead)
	{
		printf("%d <-> ", cur->_data);
		cur = cur->_next;
	}
}

4.双向链表尾插

void ListPushBack(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	ListNode* newnode = ListCreate(x);
	ListNode* tail = pHead->_prev;     //尾指针


	tail->_next = newnode;
	newnode->_next = pHead;
	newnode->_prev = tail;
	pHead->_prev = newnode;
}

5.双向链表尾删

void ListPopBack(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	assert(pHead->_next!=pHead);


	ListNode* tail = pHead->_prev;


	pHead->_prev = tail->_prev;
	tail->_prev->_next = pHead;
	free(tail);
	tail = NULL;
}

6.双向链表头插

void ListPushFront(ListNode* pHead, LTDataType x)
{
	assert(pHead);


	ListNode* newnode = ListCreate(x);


	newnode->_next = pHead->_next;
	pHead->_next->_prev = newnode;
	pHead->_next = newnode;
	newnode->_prev = pHead;
}

7.双向链表头删

void ListPopFront(ListNode* pHead)
{
	ListNode* pHeadNext = pHead->_next;


	pHeadNext->_next->_prev = pHead;
	pHead->_next = pHeadNext->_next;


	free(pHeadNext);
	pHeadNext = NULL;
}

8.双向链表查找


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;
}

9.双向链表在pos的前面进行插入

void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);


	ListNode* posprev = pos->_prev;
	ListNode* newnode = ListCreate(x);
	newnode->_next = pos;
	pos->_prev = newnode;
	posprev->_next = newnode;
	newnode->_prev = pos->_prev;
}

10.双向链表删除pos位置的节点

void ListErase(ListNode* pos)
{
	assert(pos);
	
	ListNode* posprev = pos->_prev;
	ListNode* posnext = pos->_next;


	posprev->_next = posnext;
	posnext->_prev = posprev;
	free(pos);
}

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