【数据结构】04.单链表

news2024/12/28 4:45:46

一、链表的概念及结构

概念：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。
在这里插入图片描述
节点的组成主要有两个部分：当前节点要保存的数据和保存下⼀个节点的地址（指针变量）。

补充说明：
1.链式机构在逻辑上是连续的，在物理结构上不⼀定连续
2、节点⼀般是从堆上申请的
3、从堆上申请来的空间，是按照⼀定策略分配出来的，每次申请的空间可能连续，可能不连续

二、单链表的实现

2.1节点的定义

typedef int SLDataType;
//定义链表结构体
typedef struct SList
{
	SLDataType data;//数据域
	struct SList* next;//指针域
}SL;

2.2单链表的打印

void SLPrint(SL** pphead)
{
	SL* cur = *pphead;
	while (cur)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

2.3单链表的增删查改

这里由于申请结点使用较多，我们将其封装为一个函数。

//获得新节点
SL* SListBuynode(SLDataType x)
{
	SL* newnode = (SL*)malloc(sizeof(SL));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("SListBuyNode is failed");
		return 1;
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}

//尾插
void  SLPushBack(SL** pphead, SLDataType x)
{
	assert(pphead);
 
	SL* newnode = SListBuynode(x);
	//链表没有元素时
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
		return;
	}
 	//链表有元素时
	SL* tail = *pphead;
	while (tail->next)
	{
		tail = tail->next;
	}
	tail->next = newnode;
}
 
//尾删
void SLPopBack(SL** pphead)
{
	assert(*pphead);
	assert(pphead);
 	
 	//删除的时头结点
	if ((*pphead)->next==NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
		return;
	}
 	//删除的不是头结点
	SL* cur_tail = *pphead;
	SL* cur = NULL;
	while (cur_tail->next)
	{
		cur = cur_tail;
		cur_tail = cur_tail->next;
	}
	cur->next = NULL;
 
	free(cur_tail);
	cur_tail = NULL;
}
 
//头插
void SLPushFront(SL** pphead, SLDataType x)
{
	assert(pphead);
	
	SL* newnode = SListBuynode(x);
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}
 
//头删
void SLPopFront(SL** pphead)
{
	assert(pphead);
	assert(*pphead);
 
	SL* cur_head = (*pphead)->next;
	free(*pphead);
	*pphead = cur_head;
}
 
//查找
SL* SLFind(SL** pphead, SLDataType x)
{
	assert(pphead);
 
	SL* cur = *pphead;
	while (cur)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}
 
//任意位置之前插入
void SLInsert(SL** pphead, SL* pos, SLDataType x)
{
	assert(pphead);
	assert(*pphead);
	assert(pos);
 
	SL* newnode = SListBuynode(x);
	//pos是头结点
	if (*pphead == pos)
	{
		newnode->next = *pphead;
		*pphead = newnode;
		return;
	}
	//pos不是头结点 
	SL* cur = *pphead;
	while (cur->next != pos)
	{
		cur = cur->next;
	}
	newnode->next =pos;
	cur->next = newnode;
}
 
//指定位置之后插入
void SLInsertAfter(SL* pos, SLDataType x)
{
	assert(pos);
 
	SL* newnode = SListBuynode(x);
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}
 
//任意位置删除
void SLErase(SL** pphead, SL* pos)
{
	assert(pphead);
	assert(*pphead);
	assert(pos);
	//pos是头结点
	if (*pphead == pos)
	{
		SL* newhead = (*pphead)->next;
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
		*pphead = newhead;
 
		return;
	}
	//pos不是头结点
	SL* cur = *pphead;
	while (cur->next != pos)
	{
		cur = cur->next;
	}
	cur->next = pos->next;
	free(pos);
	pos = NULL;
}
 
//删除指定位置之后的元素
void SLEraseAfter(SL* pos)
{
	assert(pos);
	assert(pos->next);
 
	SL* cur = pos->next;
	pos->next = cur->next;
	free(cur);
	cur = NULL;
 
}

2.4单链表的销毁

//销毁链表
void SLDestroy(SL** pphead)
{
	SL* cur = *pphead;
	while (cur)
	{
		SL* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	*pphead = NULL;
}

2.5 单链表的源代码

//SingleList.h
#pragma once
 
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
 
 
typedef int SLDataType;
 
typedef struct SList
{
	SLDataType data;
	struct SList* next;
}SL;
 
 
void SLPrint(SL** pphead);//打印
 
 
void  SLPushBack(SL** pphead, SLDataType x);//尾插
void SLPopBack(SL** pphead);//尾删
 
void SLPushFront(SL**  pphead, SLDataType x);//头插
void SLPopFront(SL** pphead);//头删
 
void SLInsert(SL** pphead, SL* pos, SLDataType x);//指定位置之前插入
void SLInsertAfter( SL* pos, SLDataType x);//指定位置之后插入
 
SL* SLFind(SL** pphead, SLDataType x);//查找
 
void SLErase(SL** pphead, SL* pos);//指定位置元素删除
void SLEraseAfter(SL* pos);//删除指定位置之后的元素 
 
void SLDestroy(SL** pphead);//销毁链表

//SingleList.c
 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 
 
#include"SL.h"
 
 
void SLPrint(SL** pphead)
{
	SL* cur = *pphead;
	while (cur)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}
 
 
SL* SListBuynode(SLDataType x)//获得新节点
{
	SL* newnode = (SL*)malloc(sizeof(SL));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("SListBuyNode is failed");
		return 1;
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}
 
 
void  SLPushBack(SL** pphead, SLDataType x)//尾插
{
	assert(pphead);
 
	SL* newnode = SListBuynode(x);
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
		return;
	}
 
	SL* tail = *pphead;
	while (tail->next)
	{
		tail = tail->next;
	}
	tail->next = newnode;
}
 
void SLPopBack(SL** pphead)//尾删
{
	assert(*pphead);
	assert(pphead);
 
	if ((*pphead)->next==NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
		return;
	}
 
	SL* cur_tail = *pphead;
	SL* cur = NULL;
	while (cur_tail->next)
	{
		cur = cur_tail;
		cur_tail = cur_tail->next;
	}
	cur->next = NULL;
 
	free(cur_tail);
	cur_tail = NULL;
}
 
 
void SLPushFront(SL** pphead, SLDataType x)//头插
{
	assert(pphead);
	SL* newnode = SListBuynode(x);
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}
 
void SLPopFront(SL** pphead)//头删
{
	assert(pphead);
	assert(*pphead);
 
	SL* cur_head = (*pphead)->next;
	free(*pphead);
	*pphead = cur_head;
}
 
SL* SLFind(SL** pphead, SLDataType x)//查找
{
	assert(pphead);
 
	SL* cur = *pphead;
	while (cur)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}
 
void SLInsert(SL** pphead, SL* pos, SLDataType x)//任意位置插入
{
	assert(pphead);
	assert(*pphead);
	assert(pos);
 
	SL* newnode = SListBuynode(x);
	if (*pphead == pos)//pos是头结点
	{
		newnode->next = *pphead;
		*pphead = newnode;
		return;
	}
	//pos不是头结点 
	SL* cur = *pphead;
	while (cur->next != pos)
	{
		cur = cur->next;
	}
	newnode->next =pos;
	cur->next = newnode;
}
 
 
void SLInsertAfter(SL* pos, SLDataType x)//指定位置之后插入
{
	assert(pos);
 
	SL* newnode = SListBuynode(x);
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}
 
void SLErase(SL** pphead, SL* pos)//任意位置删除
{
	assert(pphead);
	assert(*pphead);
	assert(pos);
	//pos是头结点
	if (*pphead == pos)
	{
		SL* newhead = (*pphead)->next;
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
		*pphead = newhead;
 
		return;
	}
	//pos不是头结点
	SL* cur = *pphead;
	while (cur->next != pos)
	{
		cur = cur->next;
	}
	cur->next = pos->next;
	free(pos);
	pos = NULL;
}
 
void SLEraseAfter(SL* pos)//删除指定位置之后的元素
{
	assert(pos);
	assert(pos->next);
 
	SL* cur = pos->next;
	pos->next = cur->next;
	free(cur);
	cur = NULL;
 
}
 
 
void SLDestroy(SL** pphead)//销毁链表
{
	SL* cur = *pphead;
	while (cur)
	{
		SL* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = NULL;
		cur = next;
	}
	*pphead = NULL;
}

三、链表的分类

链表的结构非常多样，以下情况组合起来就有8种（2x2x2）链表结构：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

虽然有这么多的链表的结构，但是我们实际中最常用还是两种结构：单链表和双向带头循环链表

  1. 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。
  2. 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，实现反而简单了，后面我们代码实现了就知道了。

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