【C语言15】单链表，（对于二级指针与一级指针应用的详细讲述）

news2024/12/29 10:38:44

文章目录

  • 单链表
    • 1.单链表的介绍
    • 2.单链表的实现
        • 2.1.1单链表结点的创建与销毁
        • 2.1.2单链表尾插
        • 2.1.3单链表打印
        • 2.1.4尾删
        • 2.1.5头插
        • 2.1.6头删
        • 2.1.7查找
        • 2.1.8在pos位置之后插入数据
        • 2.1.9删除pos位置

单链表

1.单链表的介绍

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 。

在上篇博客中,我们可以很清晰的看到顺序表的结构,但是链表不可以,链表的链接就是由指针指引的,

一个数据,他可能间隔着N个内存空间,但是它们却又是实实在在相连的,为了详细说明链表,我准备这么几张图片:
在这里插入图片描述

我们看到,单链表就像一个火车,由一个指针来确定他们不同节点的位置,从而串接起来,但是我们要了解一件事,图片中的箭头是虚拟的,是想象的,我们能确定下一个节点位置只有指针;

2.单链表的实现

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<malloc.h>
typedef int SeDataType;
//定义结点
typedef struct SeqList
{
	SeDataType data;
	struct SeqList* next;
}SeNode;
//开辟节点
SeNode* BuySeqListNode(SeNode* phead, SeDataType x)
//销毁
void SeqListDestroy(SeNode** phead);
//打印
void SeqListPrint(SeNode* phead);
//尾插
void SeqListPushBack(SeNode** phead, SeDataType x);
//尾删
void SeqLIstPopBack(SeNode** phead);
//头插
void SeqListPushFront(SeNode** phead, SeDataType x);
//头删
void SeqListPopFront(SeNode** phead);
//pos位置之后插入
void SeqListInsterAfter(SeNode* pos, SeDataType x);
//删除pos位置
void SeqListEraseAfter(SeNode* pos);

为了实现单链表，我们需要实现以上接口

2.1.1单链表结点的创建与销毁

//初始化
SeNode* BuySeqListNode(SeDataType x)
{
	SeNode* newnode = (SeNode*)malloc(sizeof(SeNode));//创建结点
	if (newnode == NULL)//判断结点是否生成成功
	{
		perror("BuySeqListNode");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;//赋值
	newnode->next = NULL;
	return newnode;//返回结点地址
}
//销毁
void SeqListDestroy(SeNode** phead)
{
	assert(phead);//判断是否为空
	while (*phead)//循环free空间
	{
		SeNode* next = (*phead)->next;//记录下一个节点,避免链接丢失
		free(*phead);//释放
		*phead = next;
	}
	*phead = NULL;//置空
}

当读完这串代码后,我们会发现这两个函数使用了完全不一样的指针类型.开辟节点使用的是一级指针,销毁结点使用的是二级指针.要注意,这是本篇博客难度最高的知识点,考验各位对指针的理解程度

在这里插入图片描述

在调用PushBack函数后,我们成功创建了一个节点node,我们在此时这个结点是孤立的
在这里插入图片描述

那么如何让让plist和node链接起来呢.那就是指针.,在此时,如果我们想要用pilst链接node,必须传递plist的地址,只有传递地址才能让plist的指向改变.如果不传递地址,后续操作只是一份临时拷贝

此时,一个纠结点就出现了.我plist本事就是指针,为什么要传递指针的地址呢.

我们来看一张图片

这张图生动的展示了指针本质上的区别.指针也是一种变量,是变量就会有地址.想要改变变量,就必须通过地址改变;在对plist进行修改的时候,虽然plist就是指针,但想要改变他存贮的值,就必须传递本身的地址,这就是为什么传递二级指针的原因.

2.1.2单链表尾插

如何进行尾插操作呢,我们要想明白一件事情,在我们创建的Sqnode类型中, next指向下一个结点.所以,如果我们想要尾插,必须找到next的前一个结点进行链接

void SeqListPushBack(SeNode** phead, SeDataType x)
{
	assert(phead);//判断指针是否为空
	SeNode* node = BuySeqListNode(x);//开辟节点
	if (*phead == NULL)//如果*phead为空,代表链表为空,之间赋值替换即可
	{
		*phead = node;
	}
	else
	{
		SeNode* tail = *phead;
		while (tail->next != NULL)//如果不为空,则遍历链表,在最后一个结点进行链接
		{
			tail = tail->next;
		}
		tail->next = node;
	}
}

此时,我们完成了尾插接口的实现,如何判断程序是否正确呢,我们可以通过调试直观地观察,也可以提前将打印接口实现观察,我们使用实现打印接口.

2.1.3单链表打印

应为我们只是要打印而无需任何改变指针的操作,所以只需要传递一级指针遍历整个数组即可

void SeqListPrint(SeNode* phead)
{
	SeNode* cur = phead;//记录位置
	while (cur)
	{
		printf("%d ", cur->data);//打印
		cur = cur->next;//赋值遍历
	}
}

在这里插入图片描述

程序正确,成功运行

2.1.4尾删

尾删的操作与尾插类似,不同的是我们需要遍历到倒数第二个结点,通过倒数第二个节点的next来释放最后一个节点达成尾删操作.因为需要改变内容,所以依旧传递二级指针
在这里插入图片描述

void SeqListPopBack(SeNode** phead)
{
	assert(phead);//判断指针是否为空
	assert(*phead);//判断指针指向的内容是否为空
	if ((*phead)->next == NULL)//如果只有一个节点，直接释放
	{
		free(*phead);
		*phead = NULL;
	}
	else
	{
		SeNode* tail = *phead;
		while (tail->next->next != NULL)//如果多个，遍历到末尾的前一个释放
		{
			tail = tail->next;
		}
		free(tail->next);
		tail->next = NULL;                       
	}
}

在这里插入图片描述

2.1.5头插

头插需要注意的是对于指针的操作,在有多个节点时,需要考虑如何在头插的同时链接原头结点

而在一个节点是直接替换赋值即可.

在这里插入图片描述

void SeqListPushFront(SeNode** phead, SeDataType x)
{
	assert(phead);//判断指针是否为空
	SeNode* newnode = BuySeqListNode(x);//创建新节点
	if (*phead == NULL)//当只有一个节点的时候,直接赋值
	{
		*phead = newnode;
	}
	else//多个节点是先链接在赋值
	{
		newnode->next = *phead;
		*phead = newnode;
	}
}

在这里插入图片描述

运行成功

2.1.6头删

头删要注意的与头插类似,直接上图
在这里插入图片描述

//头删
void SeqListPopFront(SeNode** phead)
{
	assert(phead);//判断指针是否为空
	assert(*phead);//判断指针指向的内容是否为空
	if ((*phead)->next == NULL)//只有一个节点时,直接释放
	{
		free(*phead);
		*phead = NULL;
	}
	else//多个节点时,记录新头结点,释放原头结点
	{	
		SeNode* pphead = (*phead)->next;
		free(*phead);
		*phead = pphead;
	}
}

在这里插入图片描述

运行成功

2.1.7查找

该接口原理与打印接口相同,同是遍历链表,不同点为该函数会返回一个地址

SeNode* SeqListFind(SeNode* phead,SeDataType x)
{
	assert(phead);//判断指针是否为空
	SeNode* cur = phead;//赋值遍历
	while (cur->next != NULL)
	{
		if (cur->data == x)//判断相等
		{
			return cur;//相等返回地址
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;	//不等返回NULL;
}

在这里插入图片描述

2.1.8在pos位置之后插入数据

在这里插入图片描述

void SeqListInsterAfter(SeNode**phead,SeNode* pos, SeDataType x)
{
	assert(pos);//判断指针是否为空
	assert(*phead);
	if (pos == *phead)//如果相等，就是头插
	{
		SeqListPushFront(phead,x);
	}
	else
	{
		SeNode* node = BuySeqListNode(x);
		SeNode* pphead = pos->next;//记录原结点链接的数据
		node->next = pphead;//链接
		pos->next = node;
	}
}

在这里插入图片描述

修改成功

2.1.9删除pos位置

在这里插入图片描述

void SeqListEraseAfter(SeNode** phead, SeNode* pos)
{
	assert(pos);//判断空指针
	if (pos==*phead)//如果相等就是头删
	{
		SeqListPopFront(phead);
	}
	else
	{
		SeNode* cur = *phead;
		while (cur->next != pos)//记录pos的前一个位置
		{
			cur = cur->next;
		}
		cur->next = pos->next;//链接
		free(pos);//释放
		pos = NULL;
	}
}

完整代码

//SeqList.h
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<malloc.h>
typedef int SeDataType;
//定义结点
typedef struct SeqList
{
	SeDataType data;
	struct SeqList* next;
}SeNode;
//初始化
void SeqListInit(SeNode** phead);
//销毁
void SeqListDestroy(SeNode** phead);
//打印
void SeqListPrint(SeNode* phead);
//尾插
void SeqListPushBack(SeNode** phead, SeDataType x);
//尾删
void SeqListPopBack(SeNode** phead);
//头插
void SeqListPushFront(SeNode** phead, SeDataType x);
//头删
void SeqListPopFront(SeNode** phead);
//pos位置之后插入
void SeqListInsterAfter(SeNode** phead,SeNode* pos, SeDataType x);
//删除pos位置
void SeqListEraseAfter(SeNode** phead, SeNode* pos);


//SeqList.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"SeqList.h"
//初始化
SeNode* BuySeqListNode(SeDataType x)
{
	SeNode* newnode = (SeNode*)malloc(sizeof(SeNode));//创建结点
	if (newnode == NULL)//判断结点是否生成成功
	{
		perror("BuySeqListNode");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;//赋值
	newnode->next = NULL;
	return newnode;//返回结点地址
}
//销毁
void SeqListDestroy(SeNode** phead)
{
	assert(phead);//判断是否为空
	while (*phead)//循环free空间
	{
		SeNode* next = (*phead)->next;//记录下一个节点,避免链接丢失
		free(*phead);//释放
		*phead = next;
	}
	*phead = NULL;//置空
}
//打印
void SeqListPrint(SeNode* phead)
{
	SeNode* cur = phead;//记录位置
	while (cur)
	{
		printf("%d->", cur->data);//打印
		cur = cur->next;//赋值遍历
	}
	printf("NULL\n");
}
//尾插
void SeqListPushBack(SeNode** phead, SeDataType x)
{
	assert(phead);//判断指针是否为空
	SeNode* node = BuySeqListNode(x);//开辟节点
	if (*phead == NULL)//如果*phead为空,代表链表为空,之间赋值替换即可
	{
		*phead = node;
	}
	else
	{
		SeNode* tail = *phead;
		while (tail->next != NULL)//如果不为空,则遍历链表,在最后一个结点进行链接
		{
			tail = tail->next;
		}
		tail->next = node;
	}
}
//尾删
void SeqListPopBack(SeNode** phead)
{
	assert(phead);//判断指针是否为空
	assert(*phead);//判断指针指向的内容是否为空
	if ((*phead)->next == NULL)//如果只有一个节点，直接释放
	{
		free(*phead);
		*phead = NULL;
	}
	else
	{
		SeNode* tail = *phead;
		while (tail->next->next != NULL)//如果多个，遍历到末尾的前一个释放
		{
			tail = tail->next;
		}
		free(tail->next);
		tail->next = NULL;                       
	}
}
//头插
void SeqListPushFront(SeNode** phead, SeDataType x)
{
	assert(phead);//判断指针是否为空
	SeNode* newnode = BuySeqListNode(x);//创建新节点
	if (*phead == NULL)//当只有一个节点的时候,直接赋值
	{
		*phead = newnode;
	}
	else//多个节点是先链接在赋值
	{
		newnode->next = *phead;
		*phead = newnode;
	}
}
//头删
void SeqListPopFront(SeNode** phead)
{
	assert(phead);//判断指针是否为空
	assert(*phead);//判断指针指向的内容是否为空
	if ((*phead)->next == NULL)//只有一个节点时,直接释放
	{
		free(*phead);
		*phead = NULL;
	}
	else//多个节点时,记录新头结点,释放原头结点
	{	
		SeNode* pphead = (*phead)->next;
		free(*phead);
		*phead = pphead;
	}
}
SeNode* SeqListFind(SeNode* phead,SeDataType x)
{
	assert(phead);//判断指针是否为空
	SeNode* cur = phead;//赋值遍历
	while (cur->next != NULL)
	{
		if (cur->data == x)//判断相等
		{
			return cur;//相等返回地址
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;	//不等返回NULL;
}
//pos位置之后插入
void SeqListInsterAfter(SeNode**phead,SeNode* pos, SeDataType x)
{
	assert(pos);//判断指针是否为空
	assert(*phead);
	if (pos == *phead)//如果相等，就是头插
	{
		SeqListPushFront(phead,x);
	}
	else
	{
		SeNode* node = BuySeqListNode(x);
		SeNode* pphead = pos->next;//记录原结点链接的数据
		node->next = pphead;//链接
		pos->next = node;
	}
}
//删除pos位置
void SeqListEraseAfter(SeNode** phead, SeNode* pos)
{
	assert(pos);//判断空指针
	if (pos==*phead)//如果相等就是头删
	{
		SeqListPopFront(phead);
	}
	else
	{
		SeNode* cur = *phead;
		while (cur->next != pos)//记录pos的前一个位置
		{
			cur = cur->next;
		}
		cur->next = pos->next;//链接
		free(pos);//释放
		pos = NULL;
	}
}



//SeqListTest.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"SeqList.h"
void SeqListTest()
{
	SeNode* plist = NULL;
	SeqListPushFront(&plist, 5);
	SeqListPushFront(&plist, 4);
	SeqListPushFront(&plist, 3);
	SeqListPushFront(&plist, 2);
	SeqListPushFront(&plist, 1);
	SeqListPushFront(&plist, 0);
	SeqListPrint(plist);
	SeNode* ptr = SeqListFind(plist, 3);
	if (ptr != NULL)
	{
		SeqListEraseAfter(&plist, ptr);
	}
	else
	{
		printf("数据有误\n");
	}
	SeqListPrint(plist);
	/*SeNode* ptr = SeqListFind(plist, 3);
	if (ptr != NULL)
	{
		printf("%p %d", ptr,ptr->data);
	}
	else
	{
		printf("数据有误\n");
	}*/
	//SeqListPopFront(&plist);
	//SeqListPopFront(&plist);
	//SeqListPopFront(&plist);
	//SeqListPopFront(&plist);
	//SeqListPopFront(&plist);
	//SeqListPrint(plist);
	//SeqListPopFront(&plist);
	//SeqListPrint(plist);
	/*SeqListPushBack(&plist, 1);
	SeqListPushBack(&plist, 2);
	SeqListPushBack(&plist, 3);
	SeqListPushBack(&plist, 4);
	SeqListPushBack(&plist, 5);
	SeqListPrint(plist);
	SeqListPopBack(&plist);
	SeqListPrint(plist);
	SeqListPopBack(&plist);
	SeqListPrint(plist);
	SeqListPopBack(&plist);
	SeqListPrint(plist);
	SeqListPopBack(&plist);
	SeqListPrint(plist);
	SeqListPopBack(&plist);
	SeqListPrint(plist);
	SeqListDestroy(&plist);*/

}
int main()
{
	SeqListTest();
	return 0;
}

ont(&plist);

//SeqListPrint(plist);
/SeqListPushBack(&plist, 1);
SeqListPushBack(&plist, 2);
SeqListPushBack(&plist, 3);
SeqListPushBack(&plist, 4);
SeqListPushBack(&plist, 5);
SeqListPrint(plist);
SeqListPopBack(&plist);
SeqListPrint(plist);
SeqListPopBack(&plist);
SeqListPrint(plist);
SeqListPopBack(&plist);
SeqListPrint(plist);
SeqListPopBack(&plist);
SeqListPrint(plist);
SeqListPopBack(&plist);
SeqListPrint(plist);
SeqListDestroy(&plist);/

}
int main()
{
SeqListTest();
return 0;
}

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