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🍊前言🍊:
🍈一、链表概述🍈:
1.链表的概念及结构:
2.链表存在的意义:
🍓二、链表的分类🍓:
🥝三、单链表的实现🥝:
1.工程文件:
2.接口实现(本文重点):
①.打印单链表:
②.申请新节点:
③.单链表尾插:
④.单链表头插:
⑤.单链表尾删:
⑥.单链表头删:
⑦.单链表查找:
⑧.单链表插入:
⑨.单链表删除:
⑩.单链表销毁:
🍉四、链表实现全部源码🍉:
1.SList.h:
2.SList.c:
3.test.c:
🍒总结🍒:
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🏡🏡 本文重点 🏡🏡:
🚅 链表概念与结构 🚃 链表分类 🚃 单链表实现🚏🚏
🍊前言🍊:
在上节课中我们学习了线性表中的顺序表相关知识,掌握了顺序表的相关实现与操作。而在这节课中,我将带领各位小伙伴们继续学习线性表中的另一个重要部分,即链表的相关知识学习。
🍈一、链表概述🍈:
1.链表的概念及结构:
链表(linked list)是一种物理存储单元上非连续、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.链表存在的意义:
通过上节课的学习,我们对顺序表有了较深层次的认知,同时我们发现,顺序表在创建和使用时,存在着一些明显的问题:
- 当空间不足时,顺序表需要进行增容,但由于顺序表本质为数组,数据在物理上连续存放,因此在进行扩容时要付出较大的空间代价。
- 为避免频繁扩容,基本每次都扩容 2 倍,当扩容次数增多时,就很有可能会造成一定程度的空间浪费。
- 由于顺序表内数据连续存储,我们在向顺序表中位置插入或删除数据时,就需要挪动大量的数据,效率不高。
于是人们针对顺序表的这些缺陷,设计出了链表这个概念来克服这些不足。
而链表克服这些缺陷的方法是,将每一个节点划分为数据与指针两部分,数据部分用于存储数据而指针部分用于指向下一节点。这样做的好处是通过指针指向下一节点,于是数据的物理存储就可以不必连续,于是无论是在扩容,还是在插入与删除数据时,都能快速、方便的实现,并且不会造成很大的空间浪费。
🍓二、链表的分类🍓:
1.单向或双向:
2.带头或不带头:
3.循环或非循环:
(注:虽然有很多种不同的链表结构,但是最常用的链表结构主要是两种:无头单向非循环链表与带头双向循环链表)
- 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。虽然它结构复杂,但在实际使用中使用代码实现后,优秀的结构会带来很多优势,实现反而更加简单。并且在我们的实际中所使用的链表数据结构,一般都是带头双向循环链表。
🥝三、单链表的实现🥝:
1.工程文件:
与顺序表的实现方式类似,也使用模块化开发格式,使用 SList.h 、SList.c 、test.c 三个文件进行代码书写:
- SeqList.h:存放函数声明、包含其他头文件、定义宏。
- SeqList.c:书写函数定义,书写函数实现。
- test.c:书写程序整体执行逻辑。
这其中,我们的接口实现主要研究的是函数实现文件 SeqList.c 中的内容,对 test.c 文件中的内容分不关心。
2.接口实现(本文重点):
这里是本文重点中的重点,即 SeqList.c 文件中的接口具体实现:
①.打印单链表:
- 执行操作前无需进行断言,原因是循环条件为空指针,则条件不满足并停止循环,不会出现死循环。
- 根据指针循环操作,打印数据后使指针指向节点内存放下一节点地址的指针 NEXT。
void SListPrint(SLNode* SLHead) { SLNode* cur = SLHead; while (cur != NULL) { printf("%d->", cur->data); cur = cur->next; } printf("NULL\n"); }
②.申请新节点:
- 在各项操作前,需动态申请新节点,再对新申请的节点进行操作。
SLNode* BuyListNode(SLDataType x) { SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode)); if (newnode == NULL) { perror("newnode:>"); exit(-1); } newnode->data = x; newnode->next = NULL; return newnode; }
③.单链表尾插:
- 如果此时头节点为空指针,说明此时单链表内没有节点,此时只需要将申请来的新节点作为头节点即可。
- 若头节点不为空,则应当首相找到尾节点,使尾结点指针指向申请来的新节点后,再使新节点指针指向空即可。
void SLPushBack(SLNode** pphead, SLDataType x) { SLNode* newnode = BuyListNode(x); if (*pphead == NULL) { *pphead = newnode; } else { //找到尾结点 SLNode* tail = *pphead; while (tail->next != NULL) { tail = tail->next; } tail->next = newnode; } }
- 测试尾插接口功能实现:
④.单链表头插:
- 头插实现非常简单,首先申请新节点,先使新节点的指针指向原来的头节点,再使链表头指向新节点即可。
- 这里不需要考虑空节点的原因是,就算链表内没有内容,即首节点为空,新节点指针指向空也没有问题(申请新节点时原本就指向空)。
void SLPushFront(SLNode** pphead, SLDataType x) { SLNode* newnode = BuyListNode(x); newnode->next = *pphead; *pphead = newnode; }
- 测试头插接口功能实现:
⑤.单链表尾删:
- 执行操作前需要进行非空判断,防止传入空指针。
- 若链表内只有一个节点,则直接释放并置空即可。
- 若有一个以上节点,则当执行下面三个步骤:
- 首先寻找尾节点,找到后将其释放并置空。
- 但在释放前,必须将倒数第二个节点的指针指向空,否则将在指向最后一个被释放的节点时,变成野指针。
- 单向链表无法回溯,于是我们应当定义另一个指针,在每次移动尾节点指针前保存当前节点的位置。
void SLPopBack(SLNode** pphead) { //判断链表是否为空: if (*pphead == NULL) { return; } //若只有一个节点,直接释放并置空即可: if ((*pphead)->next == NULL) { free(*pphead); *pphead = NULL; } //若有多个节点则执行多步尾删: else { SLNode* tail = *pphead; SLNode* prev = NULL; //找到尾节点: while (tail->next != NULL) { prev = tail; tail = tail->next; } free(tail); tail = NULL; prev->next = NULL; } }
- 测试尾删接口功能实现:
⑥.单链表头删:
- 执行操作前判断指针非空,防止对空指针进行操作。
- 使链表头指向第二个节点,接着将第一个节点释放并置空即可。
void SLPopFront(SLNode** pphead) { if (*pphead == NULL) { return; } else { SLNode* next = (*pphead)->next; free(*pphead); *pphead = next; } }
- 测试头删接口功能实现:
⑦.单链表查找:
- 采用遍历思想,依次对每一个节点的数据进行判断,符合条件即进行打印,不符合条件则继续向后遍历,直至指向 NULL,并且因此无需进行非空判断。
void SLFind(SLNode* phead, SLDataType x) { SLNode* cur = phead; int count = 1; while (cur) { if (cur->data == x) { printf("第%d个节点:%p -> %d\n", count++, cur, x); } cur = cur->next; } }
- 测试查找接口功能实现:
⑧.单链表插入:
单链表在插入新节点时有两种插入方式,一种是在目标节点前方插入,另一种是在目标节点后方插入,因此需要分别进行实现:
Ⅰ、单链表前插:
- 前插有两种情况,一种是在首节点处插入,此时即相当于头插操作。
- 另一种是在非首节点前插入,此时首先申请新节点,接着遍历单链表,找到插入位置后,使新节点指向目标节点后插入其前方。
void SLInsertFront(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLDataType x) { //首先申请新节点 SLNode* newnod = BuyListNode(x); if (*pphead == pos) { newnod->next = *pphead; *pphead = newnod; } else { //找到目标节点 pos 的前一个节点: SLNode* PostPrev = *pphead; while (PostPrev->next != pos) { PostPrev = PostPrev->next; } //找到后插入新节点: PostPrev->next = newnod; newnod->next = pos; } }
- 测试前插接口功能实现:
Ⅱ、单链表后插:
- 在前插操作时,我们需要遍历整个链表来查找插入位置,因此效率较为低下,于是我们通常使用后插的方式插入新节点。
- 后插直接申请节点,插入目标位置后即可。
void SLInsertAfter(SLNode* pos, SLDataType x) { SLNode* newnode = BuyListNode(x); newnode->next = pos->next; pos->next = newnode; }
- 测试后插接口功能实现:
⑨.单链表删除:
- 单链表的删除很简单,分为两种情况进行处理,一种情况是整个链表中只有一个节点,则删除节点相当于释放整个数组并置空。
- 另一种情况是含有一个以上节点,此时只需要让目标节点的前一个节点指针指向后一个节点,再释放目标节点并置空即可。
void SLErase(SLNode** pphead, SLNode* pos) { if (*pphead == pos) { *pphead = pos->next; free(pos); pos = NULL; } else { SLNode* prev = *pphead; while (prev->next != pos) { prev = prev->next; } prev->next = pos->next; free(pos); pos = NULL; } }
- 测试删除接口功能实现:
⑩.单链表销毁:
- 遍历整个单链表,将每一个节点都进行释放并置空即可。
void SListDestory(SLNode** pphead) { if (*pphead == NULL) { return; } SLNode* cur = *pphead; while (cur) { SLNode* next = cur->next; free(cur); cur = next; } *pphead = NULL; }
🍉四、链表实现全部源码🍉:
1.SList.h:
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
typedef int SLDataType;
//单链表节点结构:
typedef struct SListNode
{
SLDataType data;
struct SListNode* next;
}SLNode;
void SLPrint(SLNode* SLHead); //打印单链表
SLNode* BuyListNode(SLDataType x); //申请新节点
void SLPushBack(SLNode** pphead, SLDataType x); //单链表尾插
void SLPushFront(SLNode** pphead, SLDataType x); //单链表头插
void SLPopBack(SLNode** pphead); //单链表尾删
void SLPopFront(SLNode** pphead); //单链表头删
void SLFind(SLNode* phead, SLDataType x); //单链表查找
void SLInsertFront(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLDataType x); //单链表前插
void SLInsertAfter(SLNode* pos, SLDataType x); //单链表后插
void SLErase(SLNode** pphead, SLNode* pos); //单链表删除
void SLDestory(SLNode** pphead); //单链表销毁
2.SList.c:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"SList.h"
//打印单链表:
void SLPrint(SLNode* SLHead)
{
SLNode* cur = SLHead;
while (cur != NULL)
{
printf("%d->", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("NULL\n");
}
//申请节点:
SLNode* BuyListNode(SLDataType x)
{
SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("newnode:>");
exit(-1);
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
//单链表尾插:
void SLPushBack(SLNode** pphead, SLDataType x)
{
SLNode* newnode = BuyListNode(x);
if (*pphead == NULL)
{
*pphead = newnode;
}
else
{
//找到尾结点
SLNode* tail = *pphead;
while (tail->next != NULL)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;
}
}
//单链表头插:
void SLPushFront(SLNode** pphead, SLDataType x)
{
SLNode* newnode = BuyListNode(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
//单链表尾删:
void SLPopBack(SLNode** pphead)
{
//判断链表是否为空:
if (*pphead == NULL)
{
return;
}
//若只有一个节点,直接释放并置空即可:
if ((*pphead)->next == NULL)
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
//若有多个节点则执行多步尾删:
else
{
SLNode* tail = *pphead;
SLNode* prev = NULL;
//找到尾节点:
while (tail->next != NULL)
{
prev = tail;
tail = tail->next;
}
free(tail);
tail = NULL;
prev->next = NULL;
}
}
//单链表头删
void SLPopFront(SLNode** pphead)
{
if (*pphead == NULL)
{
return;
}
else
{
SLNode* next = (*pphead)->next;
free(*pphead);
*pphead = next;
}
}
//单链表查找
void SLFind(SLNode* phead, SLDataType x)
{
SLNode* cur = phead;
int count = 1;
while (cur)
{
if (cur->data == x)
{
printf("第%d个节点:%p -> %d\n", count++, cur, x);
}
cur = cur->next;
}
}
//单链表前插:
void SLInsertFront(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLDataType x)
{
//首先申请新节点
SLNode* newnod = BuyListNode(x);
if (*pphead == pos)
{
newnod->next = *pphead;
*pphead = newnod;
}
else
{
//找到目标节点 pos 的前一个节点:
SLNode* PostPrev = *pphead;
while (PostPrev->next != pos)
{
PostPrev = PostPrev->next;
}
//找到后插入新节点:
PostPrev->next = newnod;
newnod->next = pos;
}
}
//单链表后插:
void SLInsertAfter(SLNode* pos, SLDataType x)
{
SLNode* newnode = BuyListNode(x);
newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;
}
//单链表删除:
void SLErase(SLNode** pphead, SLNode* pos)
{
if (*pphead == pos)
{
*pphead = pos->next;
free(pos);
pos = NULL;
}
else
{
SLNode* prev = *pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = pos->next;
free(pos);
pos = NULL;
}
}
//单链表销毁:
void SLDestory(SLNode** pphead)
{
if (*pphead == NULL)
{
return;
}
SLNode* cur = *pphead;
while (cur)
{
SLNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
*pphead = NULL;
}
3.test.c:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"SList.h"
void TestSList1()
{
SLNode* plist = NULL;
//单链表尾插:
SLPushBack(&plist, 1);
SLPushBack(&plist, 2);
SLPushBack(&plist, 3);
SLPushBack(&plist, 4);
SLPrint(plist);
//单链表后插:
SLInsertAfter(plist->next, 5);
SLPrint(plist);
}
int main()
{
TestSList1();
return 0;
}
//单链表头插:
//SLNode* plist = NULL;
单链表尾插:
//SLPushBack(&plist, 1);
//SLPushBack(&plist, 2);
//SLPushBack(&plist, 3);
//SLPushBack(&plist, 4);
//SLPrint(plist);
单链表头插:
//SLPushFront(&plist, 2);
//SLPushFront(&plist, 3);
//SLPushFront(&plist, 4);
//SLPrint(plist);
//单链表尾删:
//SLNode* plist = NULL;
单链表尾插:
//SLPushBack(&plist, 1);
//SLPushBack(&plist, 2);
//SLPushBack(&plist, 3);
//SLPushBack(&plist, 4);
//SLPrint(plist);
单链表尾删:
//SLPopBack(&plist);
//SLPopBack(&plist);
//SLPopBack(&plist);
//SLPrint(plist);
//单链表头删:
//SLNode* plist = NULL;
单链表尾插:
//SLPushBack(&plist, 1);
//SLPushBack(&plist, 2);
//SLPushBack(&plist, 3);
//SLPushBack(&plist, 4);
//SLPrint(plist);
单链表头删:
//SLPopFront(&plist);
//SLPrint(plist);
//SLPopFront(&plist);
//SLPrint(plist);
//SLPopFront(&plist);
//SLPrint(plist);
//SLPopFront(&plist);
//SLPrint(plist);
//单链表查找:
//SLNode* plist = NULL;
单链表尾插:
//SLPushBack(&plist, 1);
//SLPushBack(&plist, 2);
//SLPushBack(&plist, 3);
//SLPushBack(&plist, 2);
//SLPushBack(&plist, 2);
//SLPushBack(&plist, 4);
//SLPushBack(&plist, 2);
//
//SLPrint(plist);
单链表查找:
//SLFind(plist, 2);
//SLPrint(plist);
//单链表前插:
//SLNode* plist = NULL;
单链表尾插:
//SLPushBack(&plist, 1);
//SLPushBack(&plist, 2);
//SLPushBack(&plist, 3);
//SLPushBack(&plist, 4);
//SLPrint(plist);
单链表前插:
//SLInsertFront(&plist, (plist->next)->next, 3);;
//SLPrint(plist);
//单链表后插:
//单链表删除:
//SLNode* plist = NULL;
单链表尾插:
//SLPushBack(&plist, 1);
//SLPushBack(&plist, 2);
//SLPushBack(&plist, 3);
//SLPushBack(&plist, 4);
//SLPrint(plist);
单链表删除:
//SLErase(&plist, (plist->next)->next);
//SLPrint(plist);
//单链表销毁:
//SLNode* plist = NULL;
单链表尾插:
//SLPushBack(&plist, 1);
//SLPushBack(&plist, 2);
//SLPushBack(&plist, 3);
//SLPushBack(&plist, 4);
//SLPrint(plist);
单链表销毁:
//SLDestory(plist);
//SLPrint(plist);
🍒总结🍒:
今天我们认识并学习了单向无头链表的相关概念、结构与接口实现,并且针对每个常用的功能接口都进行了实现分解,并对各个接口的各项注意点都进行了强调说明,希望能对各位小伙伴们的链表学习提供一些谨小的帮助。
🔥🔥努力的时间还不够,哪有时间去绝望🔥🔥
更新不易,辛苦各位小伙伴们动动小手,👍三连走一走💕💕 ~ ~ ~ 你们真的对我很重要!最后,本文仍有许多不足之处,欢迎各位认真读完文章的小伙伴们随时私信交流、批评指正!