单链表的实现(从入门到熟练)
概念和结构
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
图示：
注意：
链表结构在逻辑上为连续的，但是物理上（内存中）不一定连续
链表节点都是在堆上申请出来的，申请空间按一定策略分配
结构种类
链表具有多种结构：单向\双向，带头\不带头，循环\非循环
实际上最常用的是：无头单向非循环链表，带头双向循环链表
链表的实现
注意：这里实现的是无头单向非循环链表
增删查改接口
// 动态申请一个节点 SListNode* BuySListNode(SLTDateType x); // 单链表打印 void SListPrint(SListNode* plist); // 单链表尾插 void SListPushBack(SListNode** pplist, SLTDateType x); // 单链表的头插 void SListPushFront(SListNode** pplist, SLTDateType x); // 单链表的尾删 void SListPopBack(SListNode** pplist); // 单链表头删 void SListPopFront(SListNode** pplist); // 单链表查找 SListNode* SListFind(SListNode* plist, SLTDateType x); // 单链表在pos位置之后插入x void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDateType x); // 单链表删除pos位置之后的值 void SListEraseAfter(SListNode* pos);
节点结构体创建
typedef int SLTDateType; typedef struct SListNode { SLTDateType data; struct SListNode* next; }SListNode;
节点开辟
对于链表来说，每需要空间就需要进行开辟，这里我们将之封装成一个函数，便于后续调用直接使用（开辟的同时进行赋值）
参考代码：
//链表节点开辟 SLTNode* BuySListNode(SLTDateType x) { //动态分配一个节点 SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode)); if (newnode == NULL) { //分配失败则打印错误信息并结束进程 perror("newnode fail:"); exit(-1); } //成功则进行赋值 newnode->data = x; newnode->next = NULL; //返回节点地址，以便后续操作 return newnode; }
数据打印
注意：
1.对于不带头的链表来说，打印数据不需要修改链表首节点地址（故只要传链表指针） 2.用循环遍历链表，每打印数据，需要指向下一个节点 3.依靠尾节点的址域为NULL来结束循环
代码：
//链表数据打印 void SListPrint(SLTNode* phead)//一级指针接收一级指针（打印不需改变指针本身内容） { //创建一个寻址指针 SLTNode* cur = phead; while (cur!=NULL)//后续还有节点 { //打印数据并指向下一个节点 printf("%d->", cur->data); cur = cur->next; } //最后打印空指针 printf("NULL\n"); return; }
链表尾插数据
要尾插数据则需要遍历找到链表的尾节点
对于不带头链表，尾插数据也可能是插在链表首元素的地址（当链表为空），需要修改链表指针的内容（故需要传入链表指针的地址）
插入数据要开辟节点
代码：
//链表尾插数据 void SListPushBack(SLTNode** pphead, SLTDateType x)//二级指针接收一级指针（尾插存在需改变链表指针本身内容） { //避免传入错误(直接报错便于找到错误位置) assert(pphead); //接收新节点的地址 SLTNode* newnode=BuySListNode(x); //头节点为空 if (*pphead == NULL) { *pphead = newnode; } else { //找尾节点 SLTNode* tail = *pphead;//创建寻址节点 //两个及以上节点的情况 while (tail->next != NULL) { //指向下一个节点 tail = tail->next; } //找到了 tail->next = newnode; } return; }
注意代码中的assert的作用：
正确传入链表指针的地址是不会为空的 但是对于非正常传入链表指针（不是链表指针的地址）且此时链表指针为空则会发生报错（assert报错会告诉错误位置），告诉程序员应该传入链表指针的地址 头删
注意：
删除前需要保存当前节点的址域（即保存下个节点的空间地址，以防丢失）
前删数据即删除当前链表首节点，即需修改链表指针的内容（故需传入链表指针的地址）
删除后修改链表指针内容，指向新的首节点
如果链表为空时无法删除（保存下个节点地址会造成非法访问）
代码：
//链表前删数据 void SListPopFront(SLTNode** pphead) { //避免传入错误(直接报错便于找到错误位置) assert(pphead); //链表为空的情况 if (*pphead == NULL) { return; } //创建指针保存第二个节点地址 SLTNode* next = (*pphead)->next; //释放当前头结点空间 free(*pphead); //更新头结点数据 *pphead = next; return; }
链表数据查找
注意：
查找时用循环遍历链表
对于查找数据不用修改链表指针的内容，故只需传入链表指针就行了
查找到时则返回节点地址，否则返回NULL
代码：
//链表数据查找 SLTNode* SListFind(SLTNode* phead, SLTDateType x) { //创建寻址指针 SLTNode* cur = phead; while (cur!=NULL) { if (cur->data == x)//找到数据符合节点 { return cur;//返回节点地址（好处：以便后续再寻找或修改） } else { //找下一个节点 cur = cur->next; } } //未找到数据符合节点 return NULL; }
链表pos位置前插数据
注意：
想要pos位置前插数据，不仅需要找到pos位置，还需要记录pos的前一个节点位置
传入的pos为NULL则报错
进行修改前节点的址域成新节点，并让新节点的址域修改成pos，这才是一个成功的pos位置前插数据
循环遍历链表查找pos位置，没有找到pos位置则什么也不干
代码：
//链表pos位置往前插入(较难)（还有在pos位置之后插入，简单点） void SListInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDateType x) { //避免传入错误(直接报错便于找到错误位置) assert(pphead); assert(pos); SLTNode* newnode = BuySListNode(x); //首结点符合的情况 if (*pphead == pos) { newnode->next = *pphead; *pphead = newnode; } else { //创建寻址指针 SLTNode* cur = *pphead; while (cur !=NULL) { if (cur->next!= pos) { cur = cur->next;//找到下一节点 } else // 找到对应空间 { cur->next = newnode; newnode->next = pos; return;//结束寻找（否则会一直插入，造成死循环） } } } //未找到则什么也不干 return; }
链表pos位置后插数据
注意：
后插则不用关注是否为首节点
也不用找到遍历找到前节点的位置
后插则先将新节点址域改成pos后节点地址再将pos的址域改成新节点地址
ps:一定要注意修改链接节点址域的先后，避免地址的丢失
代码：
//链表pos位置往后插入 void SListInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDateType x) { SLTNode* newnode = BuySListNode(x); newnode->next = pos->next; pos->next = newnode; return; }
链表pos位置数据删除
注意：
考虑删除首节点的情况，可能修改链表指针的内容，故需要传入链表指针的地址
对于删除节点，需要先保存pos位置下一个节点地址，将pos位置释放，再将pos位置前节点的址域改成pos位置后节点的地址，这才是成功的删除pos位置节点
循环找pos位置，没找到则什么也不干
参考代码:
//链表pos位置删除 void SListErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos) { //避免传入错误(直接报错便于找到错误位置) assert(pphead); assert(pos); //头结点符合的情况 if (*pphead == pos) { *pphead = (*pphead)->next; free(pos); } else { //创建寻址指针 SLTNode* cur = *pphead; while (cur != NULL) { if (cur->next != pos) { cur = cur->next;//找到下一节点 } else // 找到对应空间 { SLTNode* next = cur->next->next; free(cur->next); cur->next = next; return;//结束寻找 } } } //未找到则什么也不干 return; }
链表节点释放
注意:
对于动态开辟的内存空间，在使用后一定要记得的进行释放（避免造成内存泄漏）
因为链表节点是一个个开辟的，同样的释放也需要一个个进行释放
循环遍历释放当前节点前需保存后一个节点的地址，避免地址丢失无法释放
释放完后，还需将链表指针给置空（避免使用野指针）
参考代码:
//链表节点释放 void SListDestory(SLTNode** pphead) { //避免传入错误(直接报错便于找到错误位置) assert(pphead); //遍历释放 SLTNode* cur = *pphead; while (cur) { //保存下一个地址 SLTNode* next = cur->next; free(cur); cur = next; } //置空 *pphead = NULL; return; }
链表与顺序表区别
链表的优缺点
优点
按需申请空间（空间使用合理）
插入效率高（不用像顺序表样挪动数据）
缺点
不支持随机访问（无法用下标直接访问）
顺序表的优缺点
优点
支持随机访问 (有些算法需要结构支持随机访问：二分查找，快排等)
缺点
扩容空间有消耗（空间碎片化以及空间浪费）
插入数据需要挪动数据有消耗
