博文内容:
数据结构(C语言版)之单链表及其功能实现(增删查改)
博文作者:
新晓·故知
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《数据结构(C语言版)》实战项目之单链表(增删查改)功能实现
后记:●由于作者水平有限,文章难免存在谬误之处,敬请读者斧正,俚语成篇,恳望指教!
《数据结构(C语言版)》实战项目之单链表(增删查改)功能实现
一、完整源码:
完整源码如下,欢迎复制测试指正!
单链表(增删查改)功能实现测试示例:
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完整源码:
Test.c:
#include "SList.h" //单链表 //打印测试 void TestSList1() { SListNode* slist = NULL; //malloc需要检查,防止开辟失败 SListNode* n1 = malloc(sizeof(SListNode)); SListNode* n2 = malloc(sizeof(SListNode)); SListNode* n3 = malloc(sizeof(SListNode)); n1->data = 1; n2->data = 2; n3->data = 3; n1->next = n3; n3->next = n2; n2->next = NULL; slist = n1; //SListNode* slist = NULL; //SListNode* n1 = malloc(sizeof(SListNode)); //SListNode* n2 = malloc(sizeof(SListNode)); //SListNode* n3 = malloc(sizeof(SListNode)); //n1->data = 1; //n2->data = 2; //n3->data = 3; //n1->next = n2; //n2->next = n3; //n3->next = NULL; //slist = n1; SListPrint(slist); } //尾插测试 void TestSList2() { SListNode* slist = NULL; //空链表 //一个一个创建 /*SListPushBack(slist, 1); SListPushBack(slist, 2); SListPushBack(slist, 3); SListPushBack(slist, 4);*/ //使用循环创建 for (int i = 0; i < 4; ++i) { SListPushBack(&slist, i); } SListPrint(slist); } //头插测试 void TestSList3() { SListNode* slist = NULL; //空链表 //使用循环创建 for (int i = 0; i < 4; ++i) { SListPushFront(&slist, i); } SListPrint(slist); } //尾删测试 void TestSList4() { SListNode* slist = NULL; //空链表 //使用尾插+循环创建 4个数据 for (int i = 0; i < 4; ++i) { SListPushBack(&slist, i); } SListPrint(slist); //尾删5次 SListPopBack(&slist); SListPopBack(&slist); SListPopBack(&slist); SListPopBack(&slist); SListPopBack(&slist); SListPopBack(&slist); SListPrint(slist); } //头删测试 void TestSList5() { SListNode* slist = NULL; //空链表 //使用头插+循环创建 4个数据 for (int i = 0; i < 4; ++i) { SListPushFront(&slist, i); } SListPrint(slist); //头删 SListPopFront(&slist); SListPrint(slist); SListPopFront(&slist); SListPopFront(&slist); SListPrint(slist); SListPopFront(&slist); SListPrint(slist); } //查找(按值查找)测试 void TestSList6() { SListNode* slist = NULL; //空链表 //使用头插+循环创建 4个数据 for (int i = 0; i < 4; ++i) { SListPushFront(&slist, i); } SListPrint(slist); //查找 SListNode* pos = SListFind(slist, 2); if (pos) { printf("找到了:%p\n", pos); // 修改 pos->data *= 10; //扩大10倍 } SListPrint(slist); } //在指定数据(pos)位置插入数据测试 void TestSList7() { SListNode* slist = NULL; //空链表 //使用头插+循环创建 4个数据 for (int i = 0; i < 4; ++i) { SListPushFront(&slist, i); } SListPrint(slist); //在指定数据(pos)位置插入数据 //查找(按值查找) SListNode* pos = SListFind(slist, 3); if (pos) { SListInsert(&slist, pos, 30); } SListPrint(slist); //查找(按值查找) pos = SListFind(slist, 1); if (pos) { SListInsert(&slist, pos, 50); } SListPrint(slist); } // 在指定数据位置(pos)后插测试 void TestSList8() { SListNode* slist = NULL; //空链表 //使用头插+循环创建 4个数据 for (int i = 0; i < 4; ++i) { SListPushFront(&slist, i); } SListPrint(slist); // 在指定数据位置(pos)后插 //查找(按值查找) SListNode* pos = SListFind(slist, 2); if (pos) { SListInsertAfter(pos, 30); } SListPrint(slist); } // 在指定数据位置(pos)删除测试 void TestSList9() { SListNode* slist = NULL; //空链表 //使用头插+循环创建 4个数据 for (int i = 0; i < 4; ++i) { SListPushFront(&slist, i); } SListPrint(slist); // 在指定数据位置(pos)删除 //查找(按值查找) SListNode* pos = SListFind(slist, 2); if (pos) { SListErase(&slist, pos); } SListPrint(slist); //查找(按值查找) pos = SListFind(slist, 1); if (pos) { SListErase(&slist, pos); } SListPrint(slist); } // 在指定数据位置(pos)位置后删测试 void TestSList10() { SListNode* slist = NULL; //空链表 //使用头插+循环创建 4个数据 for (int i = 0; i < 4; ++i) { SListPushFront(&slist, i); } SListPrint(slist); //在指定数据位置(pos)位置后删 //查找(按值查找) SListNode* pos = SListFind(slist, 2); if (pos) { SListEraseAfter(pos); } SListPrint(slist); //查找(按值查找) pos = SListFind(slist, 3); if (pos) { SListEraseAfter(pos); } SListPrint(slist); } //销毁单链表测试 void TestSList11() { SListNode* slist = NULL; //空链表 //使用头插+循环创建 4个数据 for (int i = 0; i < 4; ++i) { SListPushFront(&slist, i); } SListPrint(slist); //销毁单链表 SListDestroy(&slist); } int main() { TestSList1(); TestSList2(); TestSList3(); TestSList4(); TestSList5(); TestSList6(); TestSList7(); TestSList8(); TestSList9(); TestSList10(); TestSList11(); return 0; }
SList.c:
#include "SList.h" //单链表 //打印 void SListPrint(SListNode* phead) { //Print不需要改变什么 //assert(phead); //没必要暴力终止程序,空链表也可打印 SListNode* cur = phead; while (cur != NULL) { printf("%d->", cur->data); cur = cur->next; } printf("NULL\n"); } //动态开辟新结点 SListNode* BuySListNode(SLTDataType x) { SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode)); //检查是否开辟成功 if (newnode == NULL) { printf("malloc fail!\n"); exit(-1); } else { newnode->data = x; newnode->next = NULL; } return newnode; } //头插 void SListPushFront(SListNode** pphead, SLTDataType x) { assert(pphead); //根据需要动态开辟新结点 SListNode* newnode = BuySListNode(x); newnode->next = *pphead; *pphead = newnode; } //尾插 void SListPushBack(SListNode** pphead, SLTDataType x) { assert(pphead); //根据需要动态开辟新结点 SListNode* newnode = BuySListNode(x); if (*pphead == NULL) { *pphead = newnode; } else { // 找尾-需要从头遍历 SListNode* tail = *pphead; while (tail->next != NULL) { tail = tail->next; } tail->next = newnode; } } ////尾插-传参有误 //void SListPushBack(SListNode* phead, SLTDataType x) //{ // //根据需要动态开辟新结点 // SListNode* newnode = BuySListNode(x); // if (phead == NULL) // { // phead = newnode; // } // else // { // // 找尾-需要从头遍历 // SListNode* tail = phead; // while (tail->next != NULL) // { // tail = tail->next; // } // tail->next = newnode; // } //} //尾删 void SListPopBack(SListNode** pphead) { assert(pphead); // 也可以暴力检查为空的情况 //assert(*pphead != NULL); // 1、空 // 2、一个节点 // 3、多个节点 if (*pphead == NULL) // 温柔检查 { return; } else if ((*pphead)->next == NULL) { free(*pphead); *pphead = NULL; } else { //写法1——使用双指针 /*SListNode* prev = NULL; SListNode* tail = *pphead; while (tail->next != NULL) { prev = tail; tail = tail->next; } free(tail); tail = NULL; prev->next = NULL;*/ //写法2——提前控制指针 SListNode* tail = *pphead; while (tail->next->next != NULL) { tail = tail->next; } free(tail->next); tail->next = NULL; } } //头删 void SListPopFront(SListNode** pphead) { assert(pphead); // 1、空 // 2、非空 if (*pphead == NULL) { return; } else { SListNode* next = (*pphead)->next; free(*pphead); *pphead = next; } } //查找(按值查找) SListNode* SListFind(SListNode* phead, SLTDataType x) { SListNode* cur = phead; while (cur != NULL) { if (cur->data == x) { return cur; } cur = cur->next; } return NULL; } // 在指定位置(pos)位置插入数据 void SListInsert(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLTDataType x) { assert(pphead); assert(pos); // 1、pos是第一个节点 // 2、pos不是第一个节点 if (pos == *pphead) { SListPushFront(pphead, x); } else { SListNode* prev = *pphead; while (prev->next != pos) { prev = prev->next; } //根据需要动态开辟新结点 SListNode* newnode = BuySListNode(x); prev->next = newnode; newnode->next = pos; } } // 在指定位置(pos)位置后插 void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDataType x) { assert(pos); SListNode* next = pos->next; ////写法1 ////根据需要动态开辟新结点 //SListNode* newnode = BuySListNode(x); ////改动顺序随意 //pos->next = newnode; //newnode->next = next; //写法2 //根据需要动态开辟新结点 SListNode* newnode = BuySListNode(x); //改动顺序指定 newnode->next = pos->next; pos->next = newnode; } // 在指定位置(pos)位置删除 void SListErase(SListNode** pphead, SListNode* pos) { assert(pphead); assert(pos); if (*pphead == pos) { SListPopFront(pphead); } else { SListNode* prev = *pphead; while (prev->next != pos) { prev = prev->next; } prev->next = pos->next; free(pos); pos = NULL; } } // 在指定位置(pos)位置后删 void SListEraseAfter(SListNode* pos) { assert(pos); //注:这个不会是头删 SListNode* next = pos->next; if (next) { pos->next = next->next; free(next); next = NULL; } } //销毁单链表 void SListDestroy(SListNode** pphead) { assert(pphead); SListNode* cur = *pphead; while (cur) { SListNode* next = cur->next; free(cur); cur = next; } *pphead = NULL; }
SList.h:
#pragma once #include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <assert.h> typedef int SLTDataType; //以后可以更改int为char或者double等 typedef struct SListNode { SLTDataType data; // val struct SListNode* next; // 存储下一个结点的地址 }SListNode, SLN; //头结点指针 void SListPrint(SListNode* phead); //尾插 void SListPushBack(SListNode** pphead, SLTDataType x); //头插 void SListPushFront(SListNode** pphead, SLTDataType x); //尾删 void SListPopBack(SListNode** pphead); //头删 void SListPopFront(SListNode** pphead); //查找(按值查找) //查找可以传二级指针,但没必要,因为不会改变数据,只是进行查找 SListNode* SListFind(SListNode* phead, SLTDataType x); // 在指定位置(pos)位置前插 void SListInsert(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLTDataType x); // 在指定位置(pos)位置删除 void SListErase(SListNode** pphead, SListNode* pos); // 在指定位置(pos)位置后插 void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDataType x); // 在指定位置(pos)位置后删 void SListEraseAfter(SListNode* pos); //销毁单链表 void SListDestroy(SListNode** pphead);
二、实现分析:
问题导引:
顺序表的问题及思考
问题:
1. 中间/头部的插入删除,时间复杂度为O(N)
2. 增容需要申请新空间,拷贝数据,释放旧空间。会有不小的消耗。
3. 增容一般是呈2倍的增长,势必会有一定的空间浪费。例如当前容量为100,满了以后增容到200,我们
再继续插入了5个数据,后面没有数据插入了,那么就浪费了95个数据空间。
思考:如何解决以上问题呢?下面给出了链表的结构来看看。
3.链表
3.1 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 。
编辑
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也可以这样:
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单链表实现测试:
测试示例:编辑 Test.c:
#include "SList.h" void TestSList1() { SListNode* slist = NULL; SListNode* n1 = malloc(sizeof(SListNode)); SListNode* n2 = malloc(sizeof(SListNode)); SListNode* n3 = malloc(sizeof(SListNode)); n1->data = 1; n2->data = 2; n3->data = 3; n1->next = n3; n3->next = n2; n2->next = NULL; slist = n1; SListPrint(slist); } int main() { TestSList1(); return 0; }
SList.c:
#include "SList.h" void SListPrint(SListNode* phead) { SListNode* cur = phead; while (cur != NULL) { printf("%d->", cur->data); cur = cur->next; } printf("NULL\n"); }
SList.h:
#pragma once #include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <assert.h> typedef int SLTDataType; typedef struct SListNode { SLTDataType data; // val struct SListNode* next; // 存储下一个结点的地址 }SListNode, SLN; //头结点指针 void SListPrint(SListNode* phead);
单链表不需要初始化,即使最初为空,也是一个空指针,而顺序表最初为空是一个结构体!
编辑编辑
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举例传参分析:
1.编辑编辑
2.编辑编辑
编辑
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单链表尾插:
测试示例:编辑
Test.c:
#include "SList.h" //单链表尾插数据测试 void TestSList2() { SListNode* slist = NULL; //空链表 //一个一个创建 /*SListPushBack(slist, 1); SListPushBack(slist, 2); SListPushBack(slist, 3); SListPushBack(slist, 4);*/ //使用循环创建 for (int i = 0; i < 4; ++i) { SListPushBack(&slist, i); } SListPrint(slist); } int main() { TestSList2(); return 0; }
SList.c:
#include "SList.h" //单链表打印 void SListPrint(SListNode* phead) { //Print不需要改变什么 //assert(phead); //不需要暴力终止程序,空链表也可打印 SListNode* cur = phead; while (cur != NULL) { printf("%d->", cur->data); cur = cur->next; } printf("NULL\n"); } //单链表动态开辟新结点 SListNode* BuySListNode(SLTDataType x) { SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode)); //检查是否开辟成功 if (newnode == NULL) { printf("malloc fail!\n"); exit(-1); } else { newnode->data = x; newnode->next = NULL; } return newnode; } //单链表尾插数据 void SListPushBack(SListNode** pphead, SLTDataType x) { //根据需要动态开辟新结点 SListNode* newnode = BuySListNode(x); if (*pphead == NULL) { *pphead = newnode; } else { // 找尾-需要从头遍历 SListNode* tail = *pphead; while (tail->next != NULL) { tail = tail->next; } tail->next = newnode; } }
SList.h:
#pragma once #include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <assert.h> typedef int SLTDataType; //以后可以更改int为char或者double等 typedef struct SListNode { SLTDataType data; // val struct SListNode* next; // 存储下一个结点的地址 }SListNode, SLN; //头结点指针 void SListPrint(SListNode* phead); //尾插 void SListPushBack(SListNode** pphead, SLTDataType x); //头插 void SListPushFront(SListNode** pphead, SLTDataType x);
单链表头插:
测试示例:编辑
Test.c:
#include "SList.h" //单链表头插数据测试 void TestSList3() { SListNode* slist = NULL; //空链表 //使用循环创建 for (int i = 0; i < 4; ++i) { SListPushFront(&slist, i); } SListPrint(slist); } int main() { TestSList3(); return 0; }
SList.c:
#include "SList.h" //单链表打印 void SListPrint(SListNode* phead) { //Print不需要改变什么 //assert(phead); //不需要暴力终止程序,空链表也可打印 SListNode* cur = phead; while (cur != NULL) { printf("%d->", cur->data); cur = cur->next; } printf("NULL\n"); } //单链表动态开辟新结点 SListNode* BuySListNode(SLTDataType x) { SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode)); //检查是否开辟成功 if (newnode == NULL) { printf("malloc fail!\n"); exit(-1); } else { newnode->data = x; newnode->next = NULL; } return newnode; } //单链表头插数据 void SListPushFront(SListNode** pphead, SLTDataType x) { SListNode* newnode = BuySListNode(x); newnode->next = *pphead; *pphead = newnode; }
SList.h:
#pragma once #include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <assert.h> typedef int SLTDataType; //以后可以更改int为char或者double等 typedef struct SListNode { SLTDataType data; // val struct SListNode* next; // 存储下一个结点的地址 }SListNode, SLN; //头结点指针 void SListPrint(SListNode* phead); //尾插 void SListPushBack(SListNode** pphead, SLTDataType x); //头插 void SListPushFront(SListNode** pphead, SLTDataType x);
单链表尾删:
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单链表头删:编辑
单链表查找(按值查找):编辑
单链表在指定数据位置(pos)插入数据:编辑
单链表在指定数据位置(pos)后插:编辑
单链表在指定数据位置(pos)删除:编辑
单链表在指定数据位置(pos)后删:编辑
单链表销毁:编辑
单链表动态开辟新结点:编辑
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