数据结构与算法系列之单链表

news2024/12/22 16:59:14

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  • test.h
  • SList.h
  • 注意事项
    • 一级指针与二级指针的使用
    • assert的使用
    • 空链表与顺序表的区别及优缺点
  • 详解各接口函数的功能

test.h

#include "SList.h"
void Test()
{
	SLTNode* plist = NULL;
	SLPrint(plist);
	SLPushBack(&plist, 7);
	SLPushBack(&plist, 8);
	SLPushBack(&plist, 9);
	SLPushBack(&plist, 10);
	SLPrint(plist);

	//SLTNode* ret = SListFind(plist, 8);
	//SLPrint(plist);
	
	//SLisTEraseAfter(ret);
	//SLPrint(plist);
	
	//SListInsert(&plist, ret, 3);
	//SListInsertAfter(ret, 4);
	//SlistErase(&plist , ret);
	//SLisTEraseAfter(ret);
	//SLPrint(plist);
}

int main()
{
	Test();
}

SList.h


```c
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
typedef int SLTDataType;

typedef struct SListNode
{
	SLTDataType data;
	struct SList* next;
}SLTNode;

void SLPrint(SLTNode* phead);//打印
void SLPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);//尾插
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);//头插
void SLTPopBack(SLTNode** pphead);//尾删
void SLTPopFront(SLTNode** pphead);//头删
SLTNode* BuySLTode(SLTDataType x);//开辟一个节点
SLTNode* SListFind(SLTNode* phead, SLTDataType x);//找到x这个节点
void SListInsert(SLTNode** phead, SLTNode* pos, SLTDataType x);//在pos之前增加data为x这个节点
void SListInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x);//在pos之后增加data为x这个节点
void SlistErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos);//删除在pos之前，删除这个节点
void SLisTEraseAfter(SLTNode* pos);//删除pos之后的节点


#  SList.c

```c
#include "SList.h"
SLTNode* BuySLTode(SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode =  (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return NULL;
	}

	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}

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

void SLPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);
	SLTNode*  newnode = BuySLTode(x);
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
		tail ->next= newnode;
	}
}

void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);
	SLTNode* newnode = BuySLTode(x);
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		newnode->next = *pphead;
		*pphead = newnode;
	}
}

void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
	assert(pphead);
	assert(*pphead);
	
	if ( (*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		SLTNode* tail = *pphead;
		SLTNode* prev = NULL;
		while (tail->next != NULL)
		{
			prev = tail;
			tail = tail->next;
		}
		free(tail);
		tail = NULL;
		prev->next = NULL;
	}
}

void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
	assert(pphead);
	assert(*pphead);

	SLTNode* cur = *pphead;
	*pphead = (*pphead)->next;
	free(cur);
	cur = NULL;
	
}

SLTNode* SListFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* cur =  phead;

	while (cur)
	{
		if (cur->data == x)
			return  cur;
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}

void SListInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);
	assert(pos);
	if (*pphead == pos)
	{
		SLTPushFront(pphead, x);

	}
	else
	{
		SLTNode* cur = pphead;
		while (cur->next != pos)
		{
			cur = cur->next;
		}
		SLTNode* newnode = BuySLTode(x);
		cur->next  = newnode;
		newnode->next = pos;
	}

}

void SListInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x) 
{
	assert(pos);
	SLTNode* newnode = BuySLTode(x);
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}

void SlistErase(SLTNode**pphead, SLTNode* pos)
{
	assert(pphead);
	assert(pos);
	//assert(*pphead);

	if (*pphead == pos)
	{
		SLTPopFront(pphead);
	}
	else
	{
		SLTNode* cur = *pphead;
		while (cur->next != pos)
		{
			cur = cur->next;
		}
		cur->next= pos->next;
		free(pos);
	}

}

void SLisTEraseAfter(SLTNode* pos)
{
	assert(pos);
	assert(pos->next);

	SLTNode* cur = pos->next;
	pos->next = pos->next->next;
	free(cur);
	cur = NULL;
}

注意事项

一级指针与二级指针的使用

可以看得出来，接口函数传参时有的需要而二级指针，有的需要一级指针
总结为一句话，改变结构体地址需要二级指针，改变结构体（SLTNode）成员需要一级指针。
解析如下

1.根据c语言，实参传址调用与传值调用知识我们可以知道，改变元素大小需要传入地址。而改变地址，则需要传入地址的地址。因为形参只是实参的拷贝 函数销毁之后形参将不存在

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2.改变结构体的地址，具体是如何改变呢
通过头指针的地址（pphead这个是二级指针），再解引用得到头指针（headnoe），就可以使用且改变了。

在这里插入图片描述

3.通过结构体（headnode），headnode->next可以得到下一个结构体node1

assert的使用

从SList.c可以看出 有时assert(pphead（二级指针）)，有时assert（*pphead（一级指针）），
1.当有二级指针传入时，必须使用assert(pphead)断言因为 pphead是头指针的地址 ，虽然头指针 为NULL但是，头指针的地址是真实存在的（也就是地址中的地址）。
2.assert（*pphead）是当链表中已经没有节点存在了，不能进行删除结点的行为。
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空链表与顺序表的区别及优缺点

区别

1.顺序表为空时 因为结构体不为NULL，只是 size ==0 链表 phead 为空时，没有节点则头指针为NULL。
2，为什么链表不能和顺序表一样直接size++就可以存入数据呢
因为链表每个节点的地址位置都是malloc函数开辟，每个起点位置可能都不一样。而顺序表相当是开辟一段连续内存空间。

优缺点

一.顺序表存储
优点：顺序表存储是将数据元素放到一块连续的内存存储空间，通过下标 访问高效，直接存储与删除
缺点：1.插入和删除比较慢，需要移动大量元素，
2.开辟空间是不可减少的，不可以动态增加长度，容易造成内存浪费
二 .链表存储
原理：没有空间限制，不会溢出，节省空间内存
优点：插入和删除速度快，只需要改变指针指向即可
缺点：不可通过下标访问，需要遍历节点

详解各接口函数的功能

void SLPrint(SLTNode* phead)

void SLPrint(SLTNode* phead)
{
//不改变结构体地址，只是循环打印数据所以传一级指针
	SLTNode* cur = phead;
	
	while (cur != NULL)
	{
		printf("%d->",cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	
	printf("NULL\n");
}

void SLPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)

	assert(pphead);//因为二级指针，肯定存在，所以需要断言
	SLTNode*  newnode = BuySLTode(x);
	//判断第一个节点是否为空，改变头节点
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	
	else
	{
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next != NULL)//寻找最后一个元素
		{
			tail = tail->next;
		}
		tail ->next= newnode;//在最后的元素添加节点
	}

void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)

	assert(pphead);//因为头插改变了头节点，所以传二级指针
	SLTNode* newnode = BuySLTode(x);
	//当没有节点时，增加节点
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	
	else
	{
		newnode->next = *pphead;//增加首节点
		*pphead = newnode;
	}

void SLTPopBack(SLTNode** pphead)

	assert(pphead);//二级指针必须断言
	assert(*pphead);//因为当头节点为空时，不能删除
	
	//当只有一个节点时，释放头节点的空间
	if ( (*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	//当有两个或两个以上的节点时
	else
	{
		SLTNode* tail = *pphead;
		SLTNode* prev = NULL;
		while (tail->next != NULL)//找到最后一个元素，以及倒数第二个，所以定义了两个指针，因为只找到最后一个并释放后需要把倒数第二个节点（的next）设为NULL
		{
			prev = tail;
			tail = tail->next;
		}
		free(tail);
		tail = NULL;
		prev->next = NULL;
	}

void SLTPopFront(SLTNode** pphead)

	assert(pphead);//二级指针必定不为空
	assert(*pphead);//因为链表必须有节点才可以删除，所以需要断言

	SLTNode* cur = *pphead;
	*pphead = (*pphead)->next;
	free(cur);
	cur = NULL;

SLTNode* BuySLTode(SLTDataType x)

	SLTNode* newnode =  (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));//开辟一个新节点
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return NULL;
	}
	
	//初始化
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;

SLTNode* SListFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)

SLTNode* cur =  phead;

	while (cur)
	{
		if (cur->data == x)
			return  cur;//找到返回此节点坐标
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;//找不到返回NULL

void SListInsert(SLTNode** phead, SLTNode* pos, SLTDataType x)

	assert(pphead);//二级指针必不为空
	assert(pos);//判断pos是否为有效地址
	
	//判断头节点是否可以插入
	if (*pphead == pos)
	{
		SLTPushFront(pphead, x);
	}
	else
	{
		SLTNode* cur = pphead;
		while (cur->next != pos)//找到pos之前的位置
		{
			cur = cur->next;
		}
		SLTNode* newnode = BuySLTode(x);
		cur->next  = newnode;//链接新的节点
		newnode->next = pos;
	}

void SListInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x)

	assert(pos);//判断pos位置
	SLTNode* newnode = BuySLTode(x);
	//链接新的节点
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;

void SlistErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)

	assert(pphead);//二级指针必不为空
	assert(pos);//pos位置是否合理
	assert(*pphead);/删除一个节点，所以链表必不为空

//改变了头指针，地址改变需要二级指针
	if (*pphead == pos)
	{
		SLTPopFront(pphead);
	}
	else
	{
		SLTNode* cur = *pphead;
		while (cur->next != pos)
		{
			cur = cur->next;
		}
		cur->next= pos->next;
		free(pos);
	}

void SLisTEraseAfter(SLTNode* pos)

    assert(pos);//判断pos位置是否合理
	assert(pos->next);//因为要删除pos的下一个位置的节点，所以只有一个节点不能删除

	SLTNode* cur = pos->next;
	pos->next = pos->next->next;
	free(cur);
	cur = NULL;

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