数据结构《链表》无头单向非循环-动图详解

news2024/12/26 23:02:47

前言

前面学习了顺序表发现，顺序表虽然好，但也有很多不足的地方，比方说，顺序表是一块连续的物理空间，如果头插或者头删，那么整个数组的数据都要移动。但是链表不一样，链表是通过指针访问或者调整，链表是物理空间是不连续的，通过当前的next指针找到下一个。
插入和删除时，数组平均需要移动n/2个元素，而链表只需修改指针即可
链表的优点：
插入删除速度快
内存利用率高，不会浪费内存
大小没有固定，拓展很灵活
在这里插入图片描述

目录

  • 前言
  • 链表的概念及结构
  • 链表的分类
    • 最常用的两种链表
  • ————————————————
  • 链表的创建
  • 创建新的节点
  • 尾插
  • 头插
  • 尾删
  • 头删
  • 查找
  • 指定位置插入
  • 指定位置删除
  • pos位置后插入
  • pos位置后删除
  • 打印
  • 销毁
  • 完整代码

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
结构：
在这里插入图片描述

注意：
1.从图上看，链式结构在逻辑上是连续的，但在物理上不一定连续
2.现实中节点一般都是从堆上申请出来的
3.从堆上malloc的空间是按照一定策略来分配的，第二次申请空间可能是连续的，也可能不是

链表的分类

实际中链表的结构非常多样，以下情况组合起来就有8种链表结构：
单向或双向链表：
在这里插入图片描述

带头节点或者不带头节点：
在这里插入图片描述

循环或者非循环：

在这里插入图片描述

最常用的两种链表

无头单向非循环链表：
在这里插入图片描述
带头双向循环链表：
在这里插入图片描述

————————————————

链表的创建

链表是由数据和指针组成
那么我们在创建链表的时候，需要一个指针指向下一个节点
如下：

typedef int SLTDataType;

typedef struct SListNode
{
	SLTDataType data;
	struct SListNode* next;

}SListNode;

创建新的节点

创建新的节点，把要插入的值放进新的节点的data，然后再把next指针赋成空，最后返回这个节点的指针

//创建新的节点
SListNode* BuySLTNode(SLTDataType x)
{
	SListNode* ret = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (ret == NULL)
	{
		perror("BuySLTNode");
		return NULL;
	}
	ret->data = x;
	ret->next = NULL;

	return ret;
}

尾插

既然是尾插，那就是在尾部插入元素

我们可以看到下面是用二级指针接收的，因为传过来的是一级指针的地址，所以我们要用二级指针接收，并且我们使用的时候要解引用，因为我们要改变的是一级指针本身

如果传过来的指针本身就是NULL，那就直接把新的节点赋给传过来的指针
如果不是空，那我们就找尾，找到尾之后，再把新的节点插入到尾部的next指针
注：
tail指针是指向元素当前位置，我们一般不直接使用原有的指针，因为我们要保留第一个元素指针的位置，以便后续使用。

//尾插
void SLTPushBack(SListNode** pphead, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);

	SListNode* newnode = BuySLTNode(x);

	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		SListNode* tail = *pphead;
		//找尾
		while (tail->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
		tail->next = newnode;
	}
}

头插

我们把新节点的next指向第一个元素的指针，然后再把第一个节点的指针更新为newnode

//头插
void SLTPushFront(SListNode** pphead, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);

	SListNode* newnode = BuySLTNode(x);
	SListNode* tail = *pphead;

	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}

尾删

分为三种情况：
1.链表没有元素，那我们直接断言解决
2.如果链表只有一个元素，那我们判断一下，然后free掉第一个指针指向的空间
3.链表多个元素，我们这里选择的是，判断tail->next->next是否为空，如果不为空，我们让tail指针向后走一步，再继续判断，直到tail->next->next为空，我们free掉tail->next即可

//尾删
void SLTPopBack(SListNode** pphead)
{
	assert(pphead);
	assert(*pphead != NULL);//如果*pphead为空，说明链表没有元素

	if ((*pphead)->next == NULL)//如果（*pphead）->next为空，说明链表只有一个元素，我们只需要free掉第一个指针指向的空间即可
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		SListNode* tail = *pphead;
		//判断tail->next->next是否为空，如果不为空，tail向后走一步，再判断
		while (tail->next->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
		//循环不满足，说明tail->next->next为空
		//我们只需要free掉tail的next
		free(tail->next);
		tail->next = NULL;
	}
}

头删

分为两种情况：
1.链表为空，直接用断言解决
2.链表多个元素，我们直接用tail指针保留第一个指针的位置，然后再更新第一个位置的指针，最后free掉刚刚保留的tail位置
在这里插入图片描述

//头删
void SLTPopFront(SListNode** pphead)
{
	assert(pphead);
	assert(*pphead != NULL);

	SListNode* tail = *pphead;
	*pphead = tail->next;
	free(tail);
	tail = NULL;
}

查找

把phead指针赋给cur，如果cur->data和要查找的值相同，返回cur，如果不相同让cur继续向后走，直到相同位置，返回cur，如果走到NULL都没有相同的，说明没有。

//查找
SListNode* SLTFind(SListNode* phead, SLTDataType x)
{
	SListNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;

	}
	return NULL;
}

指定位置插入

进来直接判断pos是不是第一个元素的空间，如果是，直接头插
走到else里，我们定义一个prev指针，记录pos前一个的位置，直到prev的next等于pos，然后把要插入的值放进prev的next位置，再把pos给newnode的next
在这里插入图片描述

//指定插入
void SLTInsert(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pos);
	assert(pphead);
	SListNode* newnode = BuySLTNode(x);

	if (pos == *pphead)
	{
		SLTPushFront(pphead, x);
	}
	else
	{
		SListNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->next = newnode;
		newnode->next = pos;
	}
}

指定位置删除

判断要删除的节点是否就是第一个节点，如果是，直接调用头删
反之，定义一个prev指针记录pos的前一个位置，直到prev的next指针等于pos的时候，把pos的next赋给prev的next进行拼接，然后free掉pos即可
在这里插入图片描述

//指定删除
void SLTErase(SListNode** pphead, SListNode* pos)
{
	assert(pphead);
	assert(pos);
	//判断pos是否就是第一个节点
	if (*pphead == pos)
	{
		SLTPopFront(pphead);
	}
	else
	{
		SListNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->next = pos->next;
		free(pos);
	}
}

pos位置后插入

pos位置后插入相比指定插入，通俗易懂
直接把newnode的next指向pos的next，然后再把pos的next指向newnode
在这里插入图片描述

//pos位置后插入
void SLTInsert_After(SListNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pos);

	SListNode* newnode = BuySLTNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}

pos位置后删除

把pos的next给del，del是等会要删除的位置
然后pos的next指向del的next，最后free掉del
在这里插入图片描述

//pos位置后删除
void SLTEease_After(SListNode* pos)
{
	assert(pos);
	assert(pos->next);
	SListNode* del = pos->next;
	pos->next = del->next;
	free(del);
	del = NULL;
}

打印

把phead给cur指针，让cur指针往后走，每次cur打印data数据，直到走到NULL。

//打印
void SLTPrint(SListNode* phead)
{
	SListNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

销毁

定义一个cur指针，再记录一下cur的下一个位置，然后free掉cur，再把刚刚记录的cur的next位置赋给cur，直到cur走到NULL为止
在这里插入图片描述

//销毁
void SLTDestroy(SListNode** pphead)
{
	assert(pphead);
	SListNode* cur = *pphead;

	while (cur)
	{
		SListNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	*pphead = NULL;
}

完整代码

SList.h

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

typedef int SLTDataType;

typedef struct SListNode
{
	SLTDataType data;
	struct SListNode* next;

}SListNode;

//打印
void SLTPrint(SListNode* phead);
//尾插
void SLTPushBack(SListNode** pphead, SLTDataType x);
//头插
void SLTPushFront(SListNode** pphead, SLTDataType x);
//尾删
void SLTPopBack(SListNode** pphead);
//头删
void SLTPopFront(SListNode** pphead);

//查找
SListNode* SLTFind(SListNode* phead, SLTDataType x);

//指定插入
void SLTInsert(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLTDataType x);

//指定删除
void SLTErase(SListNode** pphead, SListNode* pos); 

//pos位置后插入
void SLTInsert_After(SListNode* pos, SLTDataType x);

//pos位置后删除
void SLTErase_After(SListNode* pos);

//销毁
void SLTDestroy(SListNode** pphead);

SList.c

#include "SList.h"

//打印
void SLTPrint(SListNode* phead)
{
	SListNode* cur = phead;

	while (cur)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}

	printf("NULL\n");
}

//创建新的节点
SListNode* BuySLTNode(SLTDataType x)
{
	SListNode* ret = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (ret == NULL)
	{
		perror("BuySLTNode");
		return NULL;
	}
	ret->data = x;
	ret->next = NULL;

	return ret;
}

//尾插
void SLTPushBack(SListNode** pphead, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);

	SListNode* newnode = BuySLTNode(x);

	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		SListNode* tail = *pphead;
		//找尾
		while (tail->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}

		tail->next = newnode;
	}

}

//头插
void SLTPushFront(SListNode** pphead, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);

	SListNode* newnode = BuySLTNode(x);
	SListNode* tail = *pphead;

	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}

//尾删
void SLTPopBack(SListNode** pphead)
{
	assert(pphead);


	assert(*pphead != NULL);

	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		SListNode* tail = *pphead;

		while (tail->next->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}

		free(tail->next);
		tail->next = NULL;
	}

}

//头删
void SLTPopFront(SListNode** pphead)
{
	assert(pphead);

	assert(*pphead != NULL);

	SListNode* tail = *pphead;
	*pphead = tail->next;
	free(tail);
	tail = NULL;

}

//查找
SListNode* SLTFind(SListNode* phead, SLTDataType x)
{
	SListNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;

	}
	return NULL;
}


//指定插入
void SLTInsert(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pos);
	assert(pphead);
	SListNode* newnode = BuySLTNode(x);

	if (pos == *pphead)
	{
		SLTPushFront(pphead, x);
	}
	else
	{
		SListNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->next = newnode;
		newnode->next = pos;

	}
	
}
//指定删除
void SLTErase(SListNode** pphead, SListNode* pos)
{
	assert(pphead);
	assert(pos);

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

//pos位置后插入
void SLTInsert_After(SListNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pos);

	SListNode* newnode = BuySLTNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;

}

//pos位置后删除
void SLTEease_After(SListNode* pos)
{
	assert(pos);
	assert(pos->next);
	SListNode* del = pos->next;
	pos->next = del->next;
	free(del);
	del = NULL;
}


void SLTDestroy(SListNode** pphead)
{
	assert(pphead);
	SListNode* cur = *pphead;

	while (cur)
	{
		SListNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	*pphead = NULL;
}

Test.c(测试代码)

void SListTest2()
{
	SListNode* plist = NULL;

	SLTPushFront(&plist, 1);
	SLTPushFront(&plist, 2);
	SLTPushFront(&plist, 3);
	SLTPushFront(&plist, 4);
	SLTPrint(plist);

	SListNode* ret = SLTFind(plist, 2);
	//SLTPrint(plist);

	SLTInsert(&plist, ret, 22);
	SLTPrint(plist);

	SLTErase(&plist, ret);
	SLTPrint(plist);
}
int main()
{
	SListTest3();
	return 0;
}

下期讲解带头双向循环链表

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