【C语言入门数据结构】单链表(一)原理介绍

简介: 链表概念,分类,及简单链接

🎈今日心语:你所看到的惊艳,都曾被平庸所历练。



前言:

继【数据结构基础】顺序表 ,我们来介绍链表的相关内容。


目录:


1、链表

  • 顺序表(数组)的缺陷及思考
    缺陷:
  1. 中间/头部插入删除,需要移动的元素很多,浪费算力,时间复杂度为O(N),
  2. 扩容需要申请新空间(尤其是异地扩容)可能会有空间的浪费,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。而多次少量扩容,又会使程序复杂化。

由于数组的这些缺点,自然而然的就产生链表的思想了。

链表通过不连续的储存方式,自适应内存大小,以及指针的灵活使用,巧妙的简化了上述的内容。


1.1 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 。

  • 数据构成:

数据域:存放数据本身的信息。

指针域:存放指向下个结点的地址(指向直接后继的指针)。

结点:数据元素的存储映像。由数据域和指针域两部分组成。

n个结点通过指针域相互链接,组成一个链表

如图:

①头指针:永远指向链表中第一个结点的位置(如果链表有头结点,头指针指向头结点;否则,头指针指向首元结点)。

②头结点:一个不存任何数据的空结点,通常作为链表的第一个结点,它的数据域一般不存放数据。(头结点不是必须的。)

③首元结点:链表中第一个元素所在的结点,它是头结点后边的第一个结点。

  • 逻辑结构:

  • 物理结构:

实际中,是没有上面的箭头的

如图,n1,n2,n3,n4是指针变量,接收了开辟的结点,现在要将结点链接起来,就要把n2给了n1的next,依次类推。

注意:

1、链式结构在逻辑上是连续的,但在物理上不一定连续

2、现实中的结点一般都是从堆上申请出来的

3、从堆上申请的空间,是按照一定的策略来分配的,两次申请的空间可能连续,也可能不连续。


1.2 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:

  1. 单向或者双向

  1. 带头或者不带头

  1. 循环或者非循环

虽然有这么多的链表的结构,但是我们实际中最常用还是两种结构:

  1. 无头单向非循环链表:结构简单,一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为其他数据结构的子结构,如哈希桶、图的邻接表等等。另外这种结构在笔试面试中出现很多。
  2. 带头双向循环链表:结构最复杂,一般用在单独存储数据。实际中使用的链表数据结构,都是带头双向循环链表。另外这个结构虽然结构复杂,但是使用代码实现以后会发现结构会带来很多优势,实现反而简单了,后面我们代码实现了就知道了。

1.3简单实现链表链接:

  • 义结点 :

  • 测试部分:

  • BuySLTNode 开辟空间函数封装:

由于上面创建结点,n1,n2,n3,n4需要一个一个创建,比较复杂,故我们封装一个函数,使得可以创建n个结点:

  • CreateSList创建结点函数封装

  • 打印链表中的data和next指向的地址:

  • 使用函数栈帧整体介绍:


phead和ptail存了第一个结点的地址,
phead为了方便返回,ptail为了方便链接
ptail->next指向下一个结点,存放该结点的地址,
然后ptail指向新的结点
最后,phead指向头结点,ptail指向尾结点
当CreateSList函数调用结束后,该函数的栈帧销毁,局部变量phead,ptail随之销毁
这样就找不到链表了,但是phead在销毁前,返回了,将指向的内容拷贝给了plist,这样plist就指向了链表的首结点,就可以找到链表了。
plist传参给新的phead,为了方便区分定义了一个指针变量cur,同样的SLPrint函数调用结束后,函数栈帧销毁,phead和cur随之一起销毁。
由此我们可以得出结论:

使用链表的时候一直保持一个指针指向头节点,链表的关键使头结点,顺序表的关键是结构。


结语:

这里本章内容就介绍完了,文章中某些内容我们之前有介绍,所以只是一笔带过,还请谅解。

希望以上内容对大家有所帮助👀,如有不足望指出🙏

前路漫漫!努力变强💪💪 吧!!


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