数据结构：单链表的实现(C语言)

news2024/10/6 2:26:39

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文章目录

  • 前言
  • 一、单链表实现思路和图解
    • 1.节点的定义(SListNode)
    • 2.申请一个节点(BuySListNode)
    • 3.单链表打印(SListPrint)
    • 4.单链表尾插(SListPushBack)
    • 5.单链表的头插(SListPushFront)
    • 6.单链表的尾删(SListPopBack)
    • 7.单链表头删(SListPopFront)
    • 8.单链表的查找(SListFind)
    • 9.单链表在pos位置之后插入x(SListInsertAfter)
    • 10.单链表删除在pos位置之后的值(SListEraseAfter)
    • 11.单链表的销毁(SListDestroy)
  • 二、代码实现
  • 总结

前言

本博客将要实现的无头单向不循环链表。

一、单链表实现思路和图解

1.节点的定义(SListNode)

我们将节点定义为如下结构：
在这里插入图片描述
其成员变量有data，next。

将int重命名为STLDataType，方便我们以后修改数据域的内容。

//无头单向不循环链表
typedef int SLTDataType;

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

2.申请一个节点(BuySListNode)

动态申明一个空间，来放置数据。如下：
在这里插入图片描述
将data的内容置成形参x，next置NULL。

//申请一个节点
SListNode* BuySListNode(SLTDataType x)
{
	SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;

	retur

3.单链表打印(SListPrint)

循环遍历链表，直到尾节点。创建一个结构体指针变量cur，循环cur = cur->next，并打印cur->data的内容，直到cur == NULL。
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//单链表打印
void SListPrint(SListNode* plist)
{
	SListNode* cur = plist;

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

4.单链表尾插(SListPushBack)

  • 如果链表不为NULL(链表中有元素)，要先遍历链表找到尾节点，在让尾节点指向新节点，完成尾插。
  • 如果链表为NULL(链表中没有元素)，此时应该直接让新节点等于头结点，完成尾插。(本链表是无哨兵位的)
  • 如果传入的头结点无效，直接判错。

在这里插入图片描述

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当链表为NULL，我们就要修改头结点本身的内容，所以我们需要头结点的指针，而本文中头结点本身就是结构体指针，所以尾插函数参数我们需要二级指针。

//单链表尾插
void SListPushBack(SListNode** pplist, SLTDataType x)
{
	assert(pplist);

	SListNode* newnode =  BuySListNode(x);
	if (*pplist != NULL)
	{
		SListNode* cur = *pplist;
		while (cur->next != NULL)
		{
			cur = cur->next;
		}
		cur->next = newnode;
	}
	else
	{
		*pplist = newnode;
	}
}

5.单链表的头插(SListPushFront)

对于头插而言，链表是否有元素并不重要，我们只需要让新节点的指向头结点，并将头结点等于新节点。

在这里插入图片描述
因为头插链表，一定会改变头结点的内容，所以我们头插函数的形参也是二级指针。

//单链表的头插
void SListPushFront(SListNode** pplist, SLTDataType x)
{
	assert(pplist);

	SListNode* newnode = BuySListNode(x);
	
	newnode->next = *pplist;
	*pplist = newnode;
}

6.单链表的尾删(SListPopBack)

  • 如果链表元素有两个及两以上，我们需要两个指针变量prev，next来找尾节点，循环prev = cur，cur = cur->next，使next指向尾节点，prev指向尾节点的前一个，free尾节点，prev指向的节点指向NULL。
  • 如果链表元素只有一个，直接free头结点，使头结点置NULL。
  • 如果链表没有元素，直接判错。

在这里插入图片描述

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当链表元素只有一个时，此时尾删链表，要修改头结点的内容，尾删函数的形参需要二级指针。

//单链表的尾删
void SListPopBack(SListNode** pplist)
{
	assert(pplist);
	//链表为NULL
	assert(*pplist);

	if ((*pplist)->next == NULL)
	{
		free(*pplist);
		*pplist = NULL;
	}
	else
	{
		SListNode* cur = *pplist;
		SListNode* prev = NULL;

		while (cur->next != NULL)
		{
			prev = cur;
			cur = cur->next;
		}
		prev->next = NULL;
		free(cur);
	}
}

7.单链表头删(SListPopFront)

我们需要一个结构体指针变量next，来保存头结点的下一个节点，然后free头结点，使头结点 = 指针变量next。

  • 如果链表没有元素，直接判错。

在这里插入图片描述

//单链表头删
void SListPopFront(SListNode** pplist)
{
	assert(pplist);
	assert(*pplist);

	SListNode* next = (*pplist)->next;
	free(*pplist);
	*pplist = next;
}

8.单链表的查找(SListFind)

我们需要一个结构体指针变量cur，来遍历链表比较cur->data == x，如果相等，放回此时cur的内容(该节点的地址)。如果遍历完链表，并没有相等元素，放回NULL。

//单链表的查找
SListNode* SListFind(SListNode* plist, SLTDataType x)
{
	SListNode* cur = plist;
	while (cur != NULL)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}

	return NULL;
}

9.单链表在pos位置之后插入x(SListInsertAfter)

我们让newnode指向pos下一个的节点，pos指向newnode。

  • 如果我们先让pos指向newnode，newnode在指向pos的下一个节点，就会造成newnode指向自己，导致链表成环。
  • 该函数不会影响头结点的内容，所以函数的形参不用二级指针。

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//单链表在pos位置之后插入x
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pos);

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

10.单链表删除在pos位置之后的值(SListEraseAfter)

我们需要一个结构体指针变量next，记录pos下一个节点的地址，然后是pos指向next的下一个节点，接着free(next)。

  • 如果链表只有一个元素，我们不能调用该函数，否则会导致NULL指针的解引用。
  • 该函数不会改变头结点的内容，所以形参我们不用二级指针。

在这里插入图片描述


//单链表删除在pos位置之后的值
void SListEraseAfter(SListNode* pos)
{
	assert(pos && pos->next);

	SListNode* next = pos->next;
	pos->next = next->next;
	free(next);
}

11.单链表的销毁(SListDestroy)

我们需要两个结构体指针prev，cur。先让prev = cur ，cur再指向下一个节点，free(prev)，重复上述操作，直到cur指向NULL。

在这里插入图片描述
需要我们在函数调用完后，自己对头结点置NULL。

//单链表的销毁
void SListDestroy(SListNode* plist)
{
	assert(plist);

	SListNode* cur = plist;
	while (cur != NULL)
	{
		SListNode* prev = cur;
		cur = cur->next;
		free(prev);
	}
}

二、代码实现

//slist.h  文件


#pragma once
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

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

//无头单向不循环链表
typedef int SLTDataType;

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


//申请一个节点
SListNode* BuySListNode(SLTDataType x);

//单链表打印
void SListPrint(SListNode* plist);

//单链表尾插
void SListPushBack(SListNode** pplist, SLTDataType x);

//单链表的头插
void SListPushFront(SListNode** pplist, SLTDataType x);

//单链表的尾删
void SListPopBack(SListNode** pplist);

//单链表头删
void SListPopFront(SListNode** pplist);

//单链表的查找
SListNode* SListFind(SListNode* plist, SLTDataType x);

//单链表在pos位置之后插入x
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDataType x);

//单链表删除在pos位置之后的值
void SListEraseAfter(SListNode* pos);

//单链表的销毁
void SListDestroy(SListNode* plist);

//slist.c    文件


#include "slist.h"

//申请一个节点
SListNode* BuySListNode(SLTDataType x)
{
	SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;

	return newnode;
}


//单链表打印
void SListPrint(SListNode* plist)
{
	SListNode* cur = plist;

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


//单链表尾插
void SListPushBack(SListNode** pplist, SLTDataType x)
{
	assert(pplist);

	SListNode* newnode =  BuySListNode(x);
	if (*pplist != NULL)
	{
		SListNode* cur = *pplist;
		while (cur->next != NULL)
		{
			cur = cur->next;
		}
		cur->next = newnode;
	}
	else
	{
		*pplist = newnode;
	}
}


//单链表的头插
void SListPushFront(SListNode** pplist, SLTDataType x)
{
	assert(pplist);

	SListNode* newnode = BuySListNode(x);
	
	newnode->next = *pplist;
	*pplist = newnode;
}

//单链表的尾删
void SListPopBack(SListNode** pplist)
{
	assert(pplist);
	//链表为NULL
	assert(*pplist);

	if ((*pplist)->next == NULL)
	{
		free(*pplist);
		*pplist = NULL;
	}
	else
	{
		SListNode* cur = *pplist;
		SListNode* prev = NULL;

		while (cur->next != NULL)
		{
			prev = cur;
			cur = cur->next;
		}
		prev->next = NULL;
		free(cur);
	}
}


//单链表头删
void SListPopFront(SListNode** pplist)
{
	assert(pplist);
	assert(*pplist);

	SListNode* next = (*pplist)->next;
	free(*pplist);
	*pplist = next;
}


//单链表的查找
SListNode* SListFind(SListNode* plist, SLTDataType x)
{
	SListNode* cur = plist;
	while (cur != NULL)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}

	return NULL;
}

//单链表在pos位置之后插入x
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pos);

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


//单链表删除在pos位置之后的值
void SListEraseAfter(SListNode* pos)
{
	assert(pos && pos->next);

	SListNode* next = pos->next;
	pos->next = next->next;
	free(next);
}


//单链表的销毁
void SListDestroy(SListNode* plist)
{
	assert(plist);

	SListNode* cur = plist;
	while (cur != NULL)
	{
		SListNode* prev = cur;
		cur = cur->next;
		free(prev);
	}
}

总结

以上就是我对于无头单向不循环链表的实现！！！

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