单链表的实现

什么是单链表
- 单链表的结构图讲解
- - 创建链表
  - 打印链表
  - 尾插链表
  - 尾删链表
  - 头插链表和头删链表
  - 查询链表
  - 特定位置插入
  - 特定位置删除
  - 销毁链表
总结

学海无涯，苦作舟啊！
老铁们加油
源代码放在总结处，需要的同志可以直接跳转到最后

什么是单链表

在学习完顺序表之后，我们就来学习一种新的数据结构–单链表，关于链表，其实有很多种，单链表，双链表，循环链表 …等等。

在学习完顺序表之后，我们仔细比对它与数组之间的区别，其实并不是很大，所以在实现顺序表的时候，相对的容易很多，但是上一篇文章的结尾我们也说了，顺序表在内存中是连续存储的，不仅仅很容易造成空间碎片，而且有时在插入的时候，需要移动大量的元素，这无疑造成了效率降低。

那么此时，计算机的前辈们就想，能不能把内存中那些零散的空间利用起来，这时，我们的链表就来了。

回想一下我们在实现顺序表的时候，是通过“下标（size）”来找到要存储和删除元素的，那我们在链表中也是用一个类似下标（其实就是指针，后面解释）的东西来记录下一个元素的地址，这样就不必需要各个元素是连续的了，我们通过指针就可以找到下一个元素的位置，进行访问了。
示意图：
在这里插入图片描述
（注意这里我画的箭头都是单向的，后面讲到双向链表的时候，会对其修改，我们先从最简单的单链表开始）

单链表的结构图讲解

所以我们现在了解到，单链表需要一个data的数据域和一个指针域，最后一个指针域的指针指向NULL，表示链表的结束。一个数据域和指针域组成的结构称为结点

那么遍历一遍链表，即可知道链表的长度。
通过修改指针的指向即可完成插入和删除(后面在实现各种函数的时候，会讲解)，时间复杂度为O(1)！是不是比顺序表的O(n)好多了。

单链表对内存空间的要求很低，即使你的链表很长，链表也能创建成功，那么就有人问了，难道链表不会创建失败吗？

当然不是，但是想象一下，当我们的链表创建失败是什么场景，内存中一点零散的空间都没有了！！这是很危险的，这时候的电脑很容易造成崩溃，还谈什么链表呢。

**说到这，相比大家也就明白了一点，和顺序表不同的是，链表是不需要静态这种结构的，链表的结点时按需创建的，也就是你用多少我就给你多少。**这也是相比于顺序表的优势之处。

创建链表

好了，了解完链表的基础结构之后，我们就来手撕单链表把！
前面说到需要数据域和指针域两个变量，所以我们还是使用结构体来创建一个结点（这一点在后面的数据结构的讲解中就不再说了）。
在这里插入图片描述
首先假设创建了一个长度为5的单链表，那此时就需要有一个函数（数据结构种这种函数也成为接口），来实现创建单链表的操作。

单链表的创建分为两步
1.生成结点
2.将结点链接起来（串联起来）

所以我们封装两个函数，一个负责实现生成（BuySLnode），一个负责实现链接（CreatetSL）
在这里插入图片描述

因为考虑到后面的插入时，还需要BuySLnode函数来生成结点，所以我们将创建链表封装成两个函数，以此来减少代码量。

打印链表

打印链表的实现没什么好讲的，只需要遍历链表，当结点的指针域为NULL 时就停止遍历即可。
在这里插入图片描述

OK，我们现在来测试一下这两个函数是否能达到我们的预期
运行截图：
在这里插入图片描述

OK那么我们接着往下走

尾插链表

接下来要实现的是尾插链表，这个函数的实现我们会解释的相对清晰一点，因为很多初学者不明白这个要使用二级指针。之后的函数讲解会相对的快一些。

想来讲解一下思路，要想在链表的尾部插入一个新的结点，首先我们要先遍历整个链表，找到表尾，之后将表尾的指针域指向新结点的地址，然后将新结点的指针域指向NULL

思路很简单，但是我们要想明白一件事，就是我们要对原来的链表进行修改，那这时候我们就要传原来链表的地址过去，而不能将原来链表的地址作为值进行传参（因为我这里实现的函数都是void类型的，所以要使用二级指针进行传参），这样链表才能被修改。

然后在插入时，我们同样需要思考一件事情，如果当前链表为空的话该怎么进行插入，这时就有同志说，简单啊！按照上面的方式直接插入不就行了吗。

天真了！老铁

错误代码：

如果链表为空的时候，我们还这样写，那么就是对空指针的使用了！
正确的做法应该是在前面加上判断是否为空链表的判断
正确代码：

这才是完整的尾插，大家结合我的注释应该能看的懂这一过程，如果对你来说有点吃力，那建议反复查看，特别是为什么使用二级指针这一部分，后面的函数的讲解就会加快一些节奏了。

尾删链表

大家先看一下代码，然后我来解释，有疑惑没关系，接着往下看就得了。
在这里插入图片描述
首先删除的链表肯定不能为空，所以进行断言一下，保证代码的安全性。
然后我们先来看正常的删除的情况

第一步先找到倒数第二个结点的位置
然后将该结点指向NULL
释放最后的结点

但是如果链表的长度为1呢？
这时根本不存在倒数第二个结点，这时就要在前面加一个判断的条件了，如果当前链表的长度为1的话，就直接释放结点，并将头指针（指向第一个结点的指针称为头指针）改为NULL。

对于链表长度为1的情况，还是有一种解决的办法，用另外一个指针来记录cur的前一个结点的地址，这时候只需要对前一个结点进行修改即可，不需要再进行链表长度的判断了。
在这里插入图片描述

头插链表和头删链表

因为头插链表和头删链表的操作相对的来收，算是比较简单的，所以我们放在一起来讲，首先我们还是先来了解一下思路。

我们先来看头插的实现思路。
要想在链表的第一个结点位置插入一个新的结点，那么这个新的结点将取代旧的头结点，那么就需要将新结点的next指向原来的头结点，然后再改变头结点的地址，见下图：
在这里插入图片描述
代码：

因为条件的原因，后半部分的代码都以这种图片给出，但是源代码还是不变，链接放在最后了。

接下来我们再来看一下头删的实现。
其实也很简单，只需要将头结点赋值给第二个结点，然后释放掉第一个结点就好了，然后用assert断言一下空表的情况。
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查询链表

这里我们实现的查询链表的功能是，如果找到了这个结点，那么就把这个结点的位置返回，如果查找失败的话就返回-1。
思路也很简单，遍历链表即可，没什么难度。

同样的，大家要注意点空表的情况。

特定位置插入

接下来的两个功能的实现，稍微有一丢丢的复杂，但是肯定还是能理解的。
这里我们在特定位置的后面进行插入新结点，之所以不在前面的是因为，如果想要在特定位置的前面进行插入，就需要先遍历整个链表找到前一个结点的位置，是比较浪费时间的。

功能要求是，输入一个结点，然后在这个结点之后的位置进行插入新的结点。
需要考虑的意外情况就是，输入的结点不能为空，如果想要在第一个结点之前插入，只能去使用头插，所以我们需要断言一下。

先用一个指针cur记录下pos之后的那个结点的位置，然后插入新结点，然后让新结点指向cur。
在这里插入图片描述

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同样的顺序不能乱！！

特定位置删除

特定位置的删除也比较容易，只需要将该位置的前一个的结点指向该位置的下一个结点，然后再释放掉该结点就OK了。

当我们要删除的结点是头结点时，上面所说的思路就不行了，因为头结点前面并没有其他的结点了，这时候我们只需要调用头删的函数就好了，尾结点的删出，上面的方法依然有效，所以只需要看情况条用头删即可。

销毁链表

最后便是销毁链表，依次释放所有的结点，然后指针指向空即可。
在这里插入图片描述

总结

先给出源代码的地址链接：代码地址

我们来回归一下从一开始的创建单链表和各个功能函数的实现，其实无非就是通过控制next指针来完成主要的插入和删除，其中有些功能的实现的顺序并不能乱，当大家自己写一遍单链表之后，也就能记住了，关键是如何从无到有的这个思路是怎么来的，如果大家对上面的思路和代码有自己的见解和优化的话，之后一定要尝试修改一下。
单链表只是链表结构中最简单的一种结构，只有真正的掌握了单链表的实现，才能继续向下开展新的学习！