数据结构篇其二---单链表（C语言+超万字解析）

前言：

一、顺序表的缺点和链表的引入。

二、链表概述

实现一个简单的链表

空链表的概念

三、链表的功能实现

链表的打印

链表节点的创建

链表的头插（自上而下看完分析，相信你会有所收获）

头插的前置分析

传值调用和传址调用的理解

头插函数的最终实现

链表的尾插

编辑

链表的头删

链表的尾删

链表节点的查找

编辑链表的指定位置之前插入数据

链表的指定位置之后插入数据

链表指定节点的删除

链表删除指定节点之前的节点

链表的销毁

四、最终测试结果（附带源代码）

结尾

一些无关紧要的废话：

翻出笔记，回忆当初学链表的日子，啊！真是痛苦的回忆。自以为C语言学得很扎实，结构体，指针。当时我就决心把指针和结构体的博客写好了，翻书翻网课，复习一下笔记。现在，终于还是更新链表，直面当初的恐惧。

学到后面，发现链表在整个数据结构只是个大头兵罢了。就像一开始学顺序表，觉得还行，发现链表已经比较难啃了，后面，呃，自己体会吧。

链表篇：单链表，双向链表，静态链表，循环链表。

由于分时间段写的，后面跟不上最初写的思路，见谅。

前言：

单链表，这里不带头节点，只有头指针。

单链表篇-------我认为单链表帮我深入理解指针和结构体；

指针部分：

1.传值和传址调用

2.涉及到二级指针

结构体部分：

结构体自引用；结构体指针；

一、顺序表的缺点和链表的引入。

我们要"批判"顺序表,不否认顺序表有它自己的优势，但我们要把使用过程的毛病指出来。

1.顺序表需要动态扩容

一般情况都会造成空间浪费，因为刚好装满太不现实。动态顺序表和静态顺序表或多或少都会浪费。

2.按需申请释放空间

realloc函数在增容中如果在原有空间后没有足够大，就会另辟蹊径，释放旧空间，重新申请新空间拷贝数据，造成运行效率低下。

3.实现指定位置的插入和删除整体挪动数据

时间复杂度O(n),效率低。

以上"批判"都是鉴于顺序表连续存储的”缺点”。

那我们思考一下如何解决这些问题。

Q1：既然有空间浪费问题，那我们难道不能存一个数据开一个数据的空间吗？

Q2：既然realloc有释放就空间，重新开辟新空间拷贝数据的效率问题，那开一个数据的空间，不用就直接释放，不就可以解决了吗？

Q3：因为连续存储导致实现指定位置的插入和删除要整体挪动数据，那让每个数据独立的空间，要插入删除，只需要改变它们之间的先后顺序不就可以了吗？

OK,大致想法有了，下面是整形数据 0，1，2，3，4.

每个数据都有独立的空间，有新数据了也单独给它开一块刚好大的空间。那么问题来了，我知道0后面的数是1，但我怎么用程序语言描述呢？0和1不是在内存连续存储的，程序可不知到0后面是1。有了！指针就是地址，通过指针变量存储下一个数据的地址不就行了吗。

哦哦哦，原来每块小的空间要存储这一块的数据和指向下一块的指针。有了下一块的指针就可以访问下一块空间的数据了。

注意：这里的箭头不是真实存在的，只是逻辑上想象出来的。

那么每一小块是什么数据类型呢？

显然就是结构体类型了呗。

struct S {
	int data;//存放整型数据
	struct S* next;//下一块和这一块都是相同的结构体类型，这里是下一块的指针。
};

这不就是结构体的自引用吗，不了解可以看看我写的结构体的博客。

这里只能存储int类型的数据吗？

当然不是了。因此我们得到了一般的情况。

typedef int SLTDataType;//可以是内置类型，数组，结构体类型，这里可以替换。

typedef struct STLNode {
	SLTDataType data;
	struct STLNode* next;
}STLNode;

最后，每次叫一块一块的空间感觉没有逼格，单独起个名字吧，就叫做结点（节点）。

原来如此，每个节点一部分存储数据（数据域）。另一部存储下一个节点的指针（指针域）。这里的最后一个结点的指向就是空指针了（NULL）,最后一个结点叫做尾结点。

注意：结点和节点是同一个东西。就和同一事物的不同称呼一样。

🆗下面就引出了链表的概念。

二、链表概述

由一的引入，可以说链表是由一个个结点组成的有序集合。

首先，链表是一种线性表。线性表有逻辑结构和物理结构的特点，那么链表呢？

链表：

逻辑结构：连续（线性），满足线性表的定义。

物理结构：不连续（非线性）。

那么我们就可以借此画图分析了，即逻辑图和物理图。

以下就是逻辑图：

由于链表逻辑上是线性的，我们就可以如此看链表。

由于每个结点都存储了下一个结点的地址，哪怕尾结点也存储了NULL。

但是第一个结点的位置（这里不称为头节点，这里不提头节点相关的内容）不知道，需要一个结构体指针变量来记住（存储）这个值，这个结构体指针就称为头指针。

现在你明白了一个链表（单链表）的结构：

头指针，各个结点，尾结点指向NULL。

实现一个简单的链表

链表（单链表）的结构：

头指针，各个结点(各节点)，尾结点指向NULL。

按照这种结构在main函数实现一个简单的链表

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>//malloc函数
typedef int SLTDataType;

typedef struct STLNode {
	SLTDataType data;
	struct STLNode* next;
}STLNode;

int main()
{
	//头指针
	STLNode* phead = NULL;

	//第一个结点
	STLNode* s1 = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));
    //头指针指向第一个节点
    phead = s1;

	//第二个结点
	STLNode* s2 = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));

	//第三个结点
	STLNode* s3 = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));
	

	//第四个结点（尾结点）
	STLNode* s4 = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));

	//连接前后两个结点，并给相应结点数据域赋值。
	s1->data = 1;
	s1->next = s2;
	
	s2->data = 2;
	s2->next = s3;

	s3->data = 3;
	s3->next = s4;

	s4->data = 4;
	s4->next = NULL;

//打印部分先简单看看，稍后具体实现相关函数会解释
	STLNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		printf("%d->",cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
	return 0;
}

运行结果如下：

空链表的概念

如果一个链表没有任何结点，那么称其为空链表。

那么对于空链表，可以定义为节点指针指向空，或者说头指针指向空；

即　STLNode* plist = NULL;

三、链表的功能实现

链表的打印

思考一下，打印函数实现的具体步骤是什么？

1.需要一个结点结构体指针变量，遍历整个链表，要用循环逻辑

2.每次到一个结点，打印数据部分，并挪动指针到下一个节点。

void STLPrint(STLNode* phead)
{
	STLNode* cur = phead;//常见写法，引入循环变量来操作。
   //先打印前一个结点的数据域，在通过结点指针变量的赋值，来访问下一个结点。
	while (cur)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
    //尾结点的指针部分指向空，打印好观察。
	printf("NULL\n");
}

看看总的效果，代码如下：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>


typedef int SLTDataType;

typedef struct STLNode {
	SLTDataType data;
	struct STLNode* next;
}STLNode;


void STLPrint(STLNode* phead);
int main()
{
	//头指针
	STLNode* phead = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));

	//第一个结点
	STLNode* s1 = phead;

	//第二个结点
	STLNode* s2 = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));

	//第三个结点
	STLNode* s3 = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));


	//第四个结点（尾结点）
	STLNode* s4 = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));

	//连接前后两个结点，并给相应结点数据域赋值。
	s1->data = 1;
	s1->next = s2;

	s2->data = 2;
	s2->next = s3;

	s3->data = 3;
	s3->next = s4;

	s4->data = 4;
	s4->next = NULL;

	STLPrint(phead);

	return 0;
}


void STLPrint(STLNode* phead)
{
	STLNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

附带运行结果。

链表节点的创建

比如创建一个数据为0，指针部分为空的节点，如何想呢？

这种写法是否准确？

void BuyNode(SLTDataType x)
{
	STLNode newnode;
	newnode.data = x;
	newnode.next = NULL;
}

很明显这是错误的，因为函数内部声明的变量为局部变量，栈区上申请空间，生命周期是变量声明到出函数。

因此，显然不能在栈区上申请。我们用动态内存开辟函数在堆区申请空间。

动态开辟要用节点（结构体）指针。于是就有了第二种想法：

void BuyNode(SLTDataType x)
{
	STLNode* newnode = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));
	if (NULL == newnode)//判断动态空间是否开辟成功。
	{
		perror("malloc fail");
		exit(1);//异常退出
	}
	newnode->data = x;//修改数据域
	newnode->next = NULL;//指针域为空。
}

这种情况节点申请成功了，节点会一直存在直至程序结束（如果不主动释放）。但又出现一个问题：这个函数没有其连接功能，它只是单独创建一个节点，我们压根不知道它怎么联系整个链表。创建成功后，出函数我们能找到这个节点吗？答案是不能。这个节点指针是局部变量，存储了指向节点的地址。出函数后也销毁了，再也找不到这个节点了。

所以第二种方法已经相对成功了，只需要进行如下修改：

STLNode* BuyNode(SLTDataType x)
{
	STLNode* newnode = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));
	if (NULL == newnode)//判断动态空间是否开辟成功。
	{
		perror("malloc fail");
		exit(1);//异常退出
	}
	newnode->data = x;//修改数据域
	newnode->next = NULL;//指针域为空。
	return newnode;
}

🆗，总结以下这个函数的功能，这个函数需要接受相应的数据，来作为数据域的部分。在堆区为节点开辟空间，并返回指向该节点的地址。

从功能上它只是单独创建了一个节点，并没有其连接作用，但其返回了地址，使得我们在后面进行尾插和头插操作时，能找到这个节点和起连接作用。

链表的头插（自上而下看完分析，相信你会有所收获）

头插的前置分析

如何实现头插的功能？

这个头插函数传什么参数，返回类型是什么，思考一下。

首先，我们考虑把头指针传过去，其次由于要创建节点（调用BuyNode这个函数），也要传入相应的数据部分；最后考虑实现节点之间的连接。

雏形有了

void STLPushFront(STLNode* phead, SLTDataType x)
{
	STLNode* newnode = BuyNode(x);//创建一个节点
	//如何连接呢？
}

如何连接呢，画图分析一下

先让这个新节点的指针域指向原来的第一个节点，然后让头指针指向新节点。

void STLPushFront(STLNode* phead, SLTDataType x)
{
	STLNode* newnode = BuyNode(x);//创建一个节点
	//如何连接呢？
	newnode->next = phead;
	phead = newnode;
}

这个实际上也有问题。

调试分析一下下面代码，并观察运行结果。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>


typedef int SLTDataType;

typedef struct STLNode {
	SLTDataType data;
	struct STLNode* next;
}STLNode;

void STLPushFront(STLNode* phead, SLTDataType x);
STLNode* BuyNode(SLTDataType x);
void STLPrint(STLNode* phead);

int main()
{
	//头指针
	STLNode* phead = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));

	//第一个结点
	STLNode* s1 = phead;

	//第二个结点
	STLNode* s2 = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));

	//第三个结点
	STLNode* s3 = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));


	//第四个结点（尾结点）
	STLNode* s4 = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));

	//连接前后两个结点，并给相应结点数据域赋值。
	s1->data = 1;
	s1->next = s2;

	s2->data = 2;
	s2->next = s3;

	s3->data = 3;
	s3->next = s4;

	s4->data = 4;
	s4->next = NULL;

//先打印，头插后再打印一遍。
	STLPrint(phead);
	STLPushFront(phead, 0);
	STLPrint(phead);

	return 0;
}


STLNode* BuyNode(SLTDataType x)
{
	STLNode* newnode = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));
	if (newnode==NULL)//判断动态空间是否开辟成功。
	{
		perror("malloc fail");
		exit(1);//异常退出
	}
	newnode->data = x;//修改数据域
	newnode->next = NULL;//指针域为空。
	return newnode;
}

void STLPushFront(STLNode* phead, SLTDataType x)
{
	STLNode* newnode = BuyNode(x);//创建一个节点
	//如何连接呢？
	newnode->next = phead;
	phead = newnode;
}

void STLPrint(STLNode* phead)
{
	assert(phead);
	STLNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

运行结果说明了，头指针始终指向数据为1的节点，并没有如期望的那样修改。

为什么呢？

进了头插函数，phead由调试可以知道，“头指针”修改了，但出函数头指针怎么指回去了呢。

哦哦哦，学了函数你知道形参是实参的一份临时拷贝，是把值得数据复制了一份，这里本质是两个phead，对头插函数内部修改指向，并不能影响原来得phead的指向。本质这里是传值调用。

那么如何解决呢？

传值调用和传址调用的理解

过去，学习的误区，认为传址调用就是传递地址，不理解本质上操作了什么。

#include<stdio.h>
void swap1(int* x, int* y)
{
	int tmp = *x;
	*x = *y;
	*y = tmp;
}


void swap2(int** x, int** y)
{
	int* tmp = *x;
	*x = *y;
	*y = tmp;
}


int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	printf("交换前：a = %d , b = %d\n", a, b);
	swap1(&a, &b);//传a和b的地址。
	printf("交换后：a = %d , b = %d\n", a, b);

	int* p1 = &a;
	int* p2 = &b;

	printf("交换前：p1 = %p ,p2 = %p\n", p1, p2);
	swap2(&p1, &p2);//传p1和p2的地址。
	printf("交换后：p1 = %p , p2 = %p\n", p1, p2);

}

传址调用本质是通过向函数传递指针，在通过指针解引用的方式来间接操作内部的值。

这里要修改p1和p2，但是它们的类型是int* ,意味着要在swap2中交换它们的值，就要传递它们的地址。它们本身就是指针，这里要传指针的指针，也就是二级指针，通过二级指针解引用在swap2函数内交换。

要修改节点就用结构体（节点）指针，要修改结构体指针（头指针）就要用二级指针。

头插函数的最终实现

上面修改头指针失败了，本质就是进行了值拷贝，而没有传址调用。

void STLPushFront(STLNode** pphead, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);//由于是头指针的指针，需要判断是否为空
	STLNode* newnode = BuyNode(x);//创建一个节点
	
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}

将这个函数替换原来的STLPushFront函数，再传头指针的地址，打印结果如下：

那么最后结束了吗？

并没有，我们还没考虑特殊情况。如果链表本身就是空表呢?检验一下头插代码是否对空表也适用。

这里的*pphead就为NULL了；

带进去分析一下，也是成立的。这里不再赘述，不理解，请自己画图分析。头插函数的最终代码就是这个了。

void STLPushFront(STLNode** pphead, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);//由于是头指针的指针，需要判断是否为空
	STLNode* newnode = BuyNode(x);//创建一个节点
	
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}

链表的尾插

这里要创建数据为5的节点并连接上尾部，思考一下如何实现？

先创建一个节点BuyNode(5);

这里感觉用不着修改头指针，可以传头指针的值吧。

由于我们传递的是头指针，但要实现尾部连接，我们下一步就是找尾部。（用循环实现）

最后，考虑怎么连接的问题。

找到尾结点，这里循环终止条件是pcur->next==NULL;此时说明pcur到最后了。

void STLPushBack(STLNode* phead,SLTDataType x)
{
	STLNode* newnode = BuyNode(x);
	STLNode* pcur = phead;
	while (pcur->next != NULL)
	{
		pcur = pcur->next;
	}
	//如何连接呢？
}

直接让尾结点的下一个指针部分指向新节点就行了。请自行测试代码是否符合逻辑。

void STLPushBack(STLNode* phead,SLTDataType x)
{
	STLNode* newnode = BuyNode(x);
	STLNode* pcur = phead;
	while (pcur->next != NULL)
	{
		pcur = pcur->next;
	}
	pcur->next = newnode;
}

最后考虑空链表的情况。

显然这种情况非空链表的逻辑就不符合了，用分支结构吧。

这里只要修改一下头指针的指向就行了，让头指针指向新节点就可以了。

嗯？要修改头指针，看来尾插还是要传址调用啊。

于是就得到了尾插的最终代码。

void STLPushBack(STLNode** pphead,SLTDataType x)
{
	assert(pphead);//判断二级指针是否为空，即头指针的有效性
	STLNode* newnode = BuyNode(x);//创建节点
	STLNode* pcur = *pphead;//引入循环变量，找尾节点

	if (NULL==*pphead)//判断空表
	{
		*pphead = newnode;
		return;
	}
	else//非空表执行尾插逻辑
	{
		while (pcur->next != NULL)
		{
			pcur = pcur->next;
		}
		pcur->next = newnode;
	}
}

链表的头删

删除数据为1的节点。

思路很简单，由于要修改头指针的指向，就要在头删函数内部采用二级指针。

引入临时变量存储头指针的值；

改变头指针的指向；

释放原先的第一个节点；

void STLPopFront(STLNode** pphead)
{
	assert(pphead);//判断二级指针是否为空，即头指针的有效性
	assert(*pphead);//判断是否为空表，空表不能执行删除操作。


	STLNode* tmp = *pphead;//临时变量存储头指针的值
	*pphead = (*pphead)->next;//头指针改变执行，指向第二个节点
	free(tmp);//释放原来头指针指向的节点

}

请自行测试代码！

链表的尾删

这里还是用二级指针作参数，具体原因不在废话了。

还是这幅图，不过我们这次删除数据为4的节点。

思考一下

首先，对于空表不能执行删除操作。

其次，对于上述情形，我们还是要找尾结点，然后释放尾结点。但是有个问题倒数第二个节点的指针域应该指向空，如果不置空，就要非法访问了(因为它还记得尾结点的地址，但尾结点已经释放了不归我们管了)。

很简单，用双指针不就行了吗。

void STLPopBack(STLNode** pphead)
{
	assert(pphead && *pphead);//二级指针不为空且不为空表

	STLNode* prev = *pphead;//找倒数第二个节点
	STLNode* ptail = *pphead;//找尾节点
	while (ptail->next)
	{
		prev = ptail;
		ptail = ptail->next;
	}
	free(ptail);//释放尾结点
	prev->next = NULL;//倒数第二个节点置空
}

那么代码实现完了吗？看一下结果。

最后不应该打印NULL；看来双指针实现的代码还是有问题，前面打印都正常，唯独只剩下一个节点的时候出问题了。

这里其实就很简单了，直接释放头指针指向的节点，再让头指针指向空就OK了，这里的逻辑和双指针是两种情况，用if else语句实现。

最终代码实现：

void STLPushBack(STLNode** pphead,SLTDataType x)
{
	assert(pphead);//判断二级指针是否为空，即头指针的有效性
	STLNode* newnode = BuyNode(x);//创建节点
	STLNode* pcur = *pphead;//引入循环变量，找尾节点

	if (NULL==*pphead)//判断空表
	{
		*pphead = newnode;
		return;
	}
	else//非空表执行尾插逻辑
	{
		while (pcur->next != NULL)
		{
			pcur = pcur->next;
		}
		pcur->next = newnode;
	}
}

链表节点的查找

请自行阅读下面代码，从上而下看过来，已经很容易了。

这里只是遍历查找原链表不用修改头指针，传值调用即可。看完自行实现该代码，会使用这个函数。

STLNode* STLFind(STLNode* phead, SLTDataType x)
{
	assert(phead);//空表不能查找
	STLNode* pcur = phead;
	while (pcur)//遍历链表查找
	{
		if (x == pcur->data)
		{
			return pcur;//找到返回指向该节点的指针
		}
		else
			pcur = pcur->next;
	}
	return NULL;//找不到返回空指针。
}

测试结果

链表的指定位置之前插入数据

给定指定节点的地址pos，要求在其之前插入数据为x节点

比如在数据为3的节点之前插入数据为5的节点。

这里我们操作的是2，3和新节点newnode，3节点的地址已经知道了，新节点也知道。二节点的不知道，需要pcur来找到二节点的位置。

void STLInsert(STLNode** pphead, STLNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pphead && *pphead);//二级指针不为空且不能为空表
	assert(pos);//节点地址的有效性

	STLNode* newnode = BuyNode(x);//创建新节点
	STLNode* pcur = *pphead;//临时变量找pos的前一个结点。
	while (pcur->next != pos)
	{
		if (pcur == NULL)//给定节点不存在
		{
			perror("Not Found!");
			return;
		}
		pcur = pcur->next;
	}
	//自行画逻辑图分析，很简单
	newnode->next = pos;
	pcur->next = newnode;


}

按照惯例，考虑特殊情况，当pos是第一个节点时，意味着这是头插。那么上面代码适用头插的情况吗？

不适用，从代码上由于循环条件是pcur->next != pos，但此时pcur==pos;这个会一直循环下去直到进入if分支结束函数。

最终代码：

void STLInsert(STLNode** pphead, STLNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pphead && *pphead);//二级指针不为空且不能为空表
	assert(pos);//节点地址的有效性

	STLNode* newnode = BuyNode(x);//创建新节点
	STLNode* pcur = *pphead;//临时变量找pos的前一个结点。
	if (pcur == pos)//分类讨论
	{
		STLPushFront(pphead,x);//直接调用先前的头插函数，暴力解决
	}
	else
	{
		while (pcur->next != pos)
		{
			if (pcur == NULL)//给定节点不存在
			{
				perror("Not Found!");
				return;
			}
			pcur = pcur->next;
		}
		//自行画逻辑图分析，很简单
		newnode->next = pos;
		pcur->next = newnode;
	}
}

测试一下

链表的指定位置之后插入数据

还是这幅图，这里在节点三的位置插入数据为5的节点

这里不要什么pcur了，因为在指定节点后面插入，位置已经知道了。

void STLInsertAfter(STLNode** pphead, STLNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pphead && *pphead);//二级指针不为空且不能为空表
	assert(pos);//节点地址的有效性

	STLNode* newnode = BuyNode(x);//创建新节点

	//下面两句代码不能交换，要考虑顺序问题。
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}

如果是尾插的情况呢？

即pos->next=NULL;代入发现也成立，所以这个就是最终代码了。

链表指定节点的删除

不再解释，自行分析。

void STLErase(STLNode** pphead, STLNode* pos)
{
	assert(pphead && *pphead);
	assert(pos);
	STLNode* prev = *pphead;
	while (prev->next != pos)
	{
		if (NULL == prev)
		{
			perror("Not Found!");
			return;
		}
		prev = prev->next;
	}
	prev->next = pos->next;
	free(pos);
}

链表删除指定节点之前的节点

void STLEraseAfter(STLNode* pos)
{
	assert(pos && pos->next);//指定节点存在且有下一个节点
	STLNode* del = pos->next;
	pos->next = del->next;
	free(del);
	del = NULL;
}

链表的销毁

void STLDestroy(STLNode** pphead)
{
	assert(pphead);//二级指针不为空
	if (NULL == *pphead)
	{
		return;//已经是空表了，不需要销毁。
	}
	STLNode* prev = *pphead;
	STLNode* ptail = *pphead;
	while (ptail->next)
	{
		prev = ptail;//prev跟上ptail
		ptail = ptail->next;//ptail往后挪一位
		free(prev);//释放当前节点。
	}
	prev = ptail = NULL;
	*pphead = NULL;//头指针指向空，链表为空表了。
}

四、最终测试结果（附带源代码）

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>


typedef int SLTDataType;

typedef struct STLNode {
	SLTDataType data;
	struct STLNode* next;
}STLNode;

//函数声明
void STLEraseAfter(STLNode* pos);
void STLErase(STLNode** pphead,STLNode* pos);
void STLDestroy(STLNode** pphead);
void STLInsertAfter(STLNode** pphead, STLNode* pos, SLTDataType x);
void STLInsert(STLNode** pphead, STLNode* pos, SLTDataType x);
void STLPushFront(STLNode** phead, SLTDataType x);
void STLPushBack(STLNode** phead, SLTDataType x);
void STLPopFront(STLNode** pphead);
void STLPopBack(STLNode** pphead);
STLNode* BuyNode(SLTDataType x);
STLNode* STLFind(STLNode* phead, SLTDataType x);
void STLPrint(STLNode* phead);

int main()
{
	//头指针
	STLNode* phead = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));

	//第一个结点
	STLNode* s1 = phead;

	//第二个结点
	STLNode* s2 = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));

	//第三个结点
	STLNode* s3 = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));


	//第四个结点（尾结点）
	STLNode* s4 = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));

	//连接前后两个结点，并给相应结点数据域赋值。
	s1->data = 1;
	s1->next = s2;

	s2->data = 2;
	s2->next = s3;

	s3->data = 3;
	s3->next = s4;

	s4->data = 4;
	s4->next = NULL;

	STLPushBack(&phead, 5);
	STLPrint(phead);
	STLPushFront(&phead, 0);
	STLPrint(phead);
	STLNode* ret = STLFind(phead, 3);
	STLInsert(&phead, ret, 10086);
	STLPrint(phead);
	STLInsertAfter(&phead, ret, 114514);
	STLPrint(phead);
	STLEraseAfter(ret);
	STLPrint(phead);
	STLErase(&phead, ret);
	STLPrint(phead);
	printf("销毁链表\n");
	STLDestroy(&phead);
	STLPrint(phead);

	return 0;
}


STLNode* BuyNode(SLTDataType x)
{
	STLNode* newnode = (STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));
	if (newnode==NULL)//判断动态空间是否开辟成功。
	{
		perror("malloc fail");
		exit(1);//异常退出
	}
	newnode->data = x;//修改数据域
	newnode->next = NULL;//指针域为空。
	return newnode;
}

void STLDestroy(STLNode** pphead)
{
	assert(pphead);//二级指针不为空
	if (NULL == *pphead)
	{
		return;//已经是空表了，不需要销毁。
	}
	STLNode* prev = *pphead;
	STLNode* ptail = *pphead;
	while (ptail->next)
	{
		prev = ptail;//prev跟上ptail
		ptail = ptail->next;//ptail往后挪一位
		free(prev);//释放当前节点。
	}
	prev = ptail = NULL;
	*pphead = NULL;//头指针指向空，链表为空表了。
}
void STLEraseAfter(STLNode* pos)
{
	assert(pos && pos->next);//指定节点存在且有下一个节点
	STLNode* del = pos->next;
	pos->next = del->next;
	free(del);
	del = NULL;
}

void STLErase(STLNode** pphead, STLNode* pos)
{
	assert(pphead && *pphead);
	assert(pos);
	STLNode* prev = *pphead;
	while (prev->next != pos)
	{
		if (NULL == prev)
		{
			perror("Not Found!");
			return;
		}
		prev = prev->next;
	}
	prev->next = pos->next;
	free(pos);
}
void STLInsertAfter(STLNode** pphead, STLNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pphead && *pphead);//二级指针不为空且不能为空表
	assert(pos);//节点地址的有效性

	STLNode* newnode = BuyNode(x);//创建新节点

	//下面两句代码不能交换，要考虑顺序问题。
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}
void STLInsert(STLNode** pphead, STLNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pphead && *pphead);//二级指针不为空且不能为空表
	assert(pos);//节点地址的有效性

	STLNode* newnode = BuyNode(x);//创建新节点
	STLNode* pcur = *pphead;//临时变量找pos的前一个结点。
	if (pcur == pos)//分类讨论
	{
		STLPushFront(pphead,x);//直接调用先前的头插函数，暴力解决
	}
	else
	{
		while (pcur->next != pos)
		{
			if (pcur == NULL)//给定节点不存在
			{
				perror("Not Found!");
				return;
			}
			pcur = pcur->next;
		}
		//自行画逻辑图分析，很简单
		newnode->next = pos;
		pcur->next = newnode;
	}
}

void STLPopBack(STLNode** pphead)
{
	assert(pphead && *pphead);//二级指针不为空且不为空表

	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		STLNode* prev = *pphead;//找倒数第二个节点
		STLNode* ptail = *pphead;//找尾节点
		while (ptail->next)
		{
			prev = ptail;
			ptail = ptail->next;
		}
		free(ptail);//释放尾结点
		prev->next = NULL;//倒数第二个节点置空
	}
}
void STLPopFront(STLNode** pphead)
{
	assert(pphead);//判断二级指针是否为空，即头指针的有效性
	assert(*pphead);//判断是否为空表，空表不能执行删除操作。


	STLNode* tmp = *pphead;//临时变量存储头指针的值
	*pphead = (*pphead)->next;//头指针改变执行，指向第二个节点
	free(tmp);//释放原来头指针指向的节点

}
STLNode* STLFind(STLNode* phead, SLTDataType x)
{
	assert(phead);//空表不能查找
	STLNode* pcur = phead;
	while (pcur)//遍历链表查找
	{
		if (x == pcur->data)
		{
			return pcur;//找到返回指向该节点的指针
		}
		else
			pcur = pcur->next;
	}
	return NULL;//找不到返回空指针。
}
void STLPushBack(STLNode** pphead,SLTDataType x)
{
	assert(pphead);//判断二级指针是否为空，即头指针的有效性
	STLNode* newnode = BuyNode(x);//创建节点
	STLNode* pcur = *pphead;//引入循环变量，找尾节点

	if (NULL==*pphead)//判断空表
	{
		*pphead = newnode;
		return;
	}
	else//非空表执行尾插逻辑
	{
		while (pcur->next != NULL)
		{
			pcur = pcur->next;
		}
		pcur->next = newnode;
	}
}

void STLPushFront(STLNode** pphead, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);//由于是头指针的指针，需要判断是否为空
	STLNode* newnode = BuyNode(x);//创建一个节点
	
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}

void STLPrint(STLNode* phead)
{
	STLNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}