💌前言
本文介绍了单链表的定义以及常用结点的实现。
一、定义
1.概念
顺序表最大缺点就是:插入和删除的时候需要移动大量的元素。
而单链表是一种链式存取的数据结构,用一组地址任意的存储单元存放线性表中的数据元素。链表中的数据是以结点来表示的,每个结点的构成:元素(数据元素的映象) + 指针(指示后继元素存储位置),元素就是存储数据的存储单元,指针就是连接每个结点的地址数据。
2.特点
由于分散存储,为了能够体现出数据元素之间的逻辑关系,每个数据元素在存储的同时,要配备一个指针,用于指向它的直接后继元素,即每一个数据元素都指向下一个数据元素(最后一个指向NULL(空))。
链表中每个元素本身由两部分组成:
● 数据域:存放数据。
● 指针域:存放指向后继结点的地址;
链表的第一个结点被称为:头节点
3.优点
①.链表是一个动态数据结构,无需给出链表的初始大小。
②.任意位置插入删除时间复杂度为O(1)。
与数组不同,在插入或删除元素后,我们不必移动元素。 在链表中,我们只需要更新节点的下一个指针中存在的地址即可。
③.由于链表的大小可以在运行时增加或减小,因此不会浪费内存。
4.缺点
①.存储密度小,因为每个数据元素,都需要额外存储一个指向下一元素的指针(双链表则需要两个指针)。
②.要访问特定元素,只能从链表头开始,遍历到该元素,时间复杂度为 O ( n) 在特定的数据元素之后插入或删除元素,不涉及到其他元素的移动,因此时间复杂度为 O ( 1) 。 双链表还允许在特定的数据元素之前插入或删除元素。
③.存储空间不连续,数据元素之间使用指针相连,每个数据元素只能访问周围的一个元素(根据单链表还是双链表有所不同)。
5.结点定义
typedef int LinkType; //数据类型
typedef struct SLlist {
LinkType data;//数据域
struct SLlist* next;//指针域
}SLlist;
利用typedef
修改int类型的名字,下面int的地方全部可以用typedef
后的名字代替,便于修改数据类型。
由于每个结点都是两部分,所以结构体内部有两部分:
一部分存储数据,另一部分存储下一个结点的地址。
二、接口实现
1.创建链表结点
创建单个结点
创建单个结点是我们实现后面接口的基础。
SLlist* BuySLlist(LinkType x) {
SLlist* newnode = (SLlist*)malloc(sizeof(SLlist));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
创建链表
这里我为了测试方便,每个结点的数据内容我并没有使用scanf函数输入,实际使用过程中大家可以在循环里面加入scanf函数。
SLlist* CreateSLlist(LinkType n)
{
SLlist* phead = NULL, * ptail = NULL;
int x = 0;
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
SLlist* newnode = BuySLlist(i);
if (phead == NULL)
{
ptail = phead = newnode;
}
else
{
ptail->next = newnode;
ptail = newnode;
}
}
return phead;
}
打印链表
为了测试的结构直观显示,我就先把打印函数写出来。
void PrintSLlist(SLlist* phead) {
SLlist* cur = phead;
while (cur != NULL) { //(1)
printf("%d->", cur->data);//(2)
cur = cur->next; //(3)
}
printf("NULL!"); //(4)
}
(1)当指针为空时,结束循环
(2)打印当前指针指向的数据
(3)将当前指针修改为当前指针指针域指向的结点的地址
(4)为了方便测试,打印NULL代表结束
测试创建功能
为了防止错误堆积到最后,我们平时写代码的时候就应该这样。每写出一个函数就可以测试以下。防止最后错误太多,看都不想看了💔💔💔
void Test02()
{
SLlist* n1 = CreateSLlist(10);
PrintSLlist(n1);
}
int main()
{
Test02();
return 0;
}
如图,测试正常。
2.尾插尾删
尾部插入
void SLlistPushBack(SLlist** pphead, LinkType x)
{
SLlist* newnode = BuySLlist(x);
if (*pphead == NULL)
{
*pphead = newnode;
}
else
{
SLlist* tail = *pphead;
// 找尾
while (tail->next)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;
}
}
尾部删除
void SLlistPopBack(SLlist** pphead)
{
assert(*pphead);
if ((*pphead)->next == NULL)
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
else
{
SLlist* tail = *pphead;
while (tail->next->next)
{
tail = tail->next;
}
free(tail->next);
tail->next = NULL;
}
}
尾插尾删测试
//测试尾插函数是否正常
void Test03()
{
SLlist* n1 = CreateSLlist(5);
SLlistPushBack(&n1, 10);
PrintSLlist(n1);
}
//测试尾删函数是否正常
void Test04()
{
SLlist* n1 = CreateSLlist(5);
SLlistPopBack(&n1);
PrintSLlist(n1);
}
测试尾部插入函数
//主函数实现
int main()
{
Test03();
return 0;
}
测试尾部删除函数
//主函数实现
int main()
{
Test04();
return 0;
}
3.头插头删
头部插入
//头插
void SLlistPushFront(SLlist** pphead, LinkType x)
{
SLlist* newnode = BuySLlist(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
头部删除
//头删
void SLlistPopFront(SLlist** pphead)
{
assert(*pphead);
SLlist* next = (*pphead)->next;
free(*pphead);
*pphead = next;
}
头插头删测试
//测试头插函数是否正常
void Test05()
{
SLlist* n1 = CreateSLlist(5);
SLlistPushFront(&n1, 30);
SLlistPushFront(&n1, 40);
PrintSLlist(n1);
}
//测试头删函数是否正常
void Test06()
{
SLlist* n1 = CreateSLlist(10);
SLlistPopFront(&n1);
SLlistPopFront(&n1);
PrintSLlist(n1);
}
测试头部插入函数
//主函数实现
int main()
{
Test05();
return 0;
}
测试头部删除函数
//主函数实现
int main()
{
Test06();
return 0;
}
4.pos位的插入删除
想要在pos位置进行插入删除,我们首先就要明确pos位置在哪里。
同顺序表一样,我们需要先写一个find函数来找到pos位置。
查找pos位置
//单链表查找位置
SLlist* SLTFind(SLlist* phead, LinkType x)
{
SLlist* cur = phead;
while (cur)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
在pos位置前插入
//在pos位置前插入
void SLTInsert(SLlist** pphead, SLlist* pos, LinkType x)
{
assert(pos);
if (*pphead == pos)
{
SLlistPushFront(pphead, x);
}
else
{
SLlist* prev = *pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
SLlist* newnode = BuySLlist(x);
prev->next = newnode;
newnode->next = pos;
}
}
在pos位置后插入
//在pos位置后插入
void SLTInsertAfter(SLlist* pos, LinkType x)
{
assert(pos);
SLlist* newnode = BuySLlist(x);
newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;
}
删除pos位置的数
//删除pos位置的函数
void SLTErase(SLlist** pphead, SLlist* pos)
{
assert(pos);
assert(*pphead);
if (pos == *pphead)
{
SLlistPopFront(pphead);
}
else
{
SLlist* prev = *pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = pos->next;
free(pos);
}
}
删除pos位置后的数
//删除pos位置后的函数
void SLTEraseAfter(SLlist* pos)
{
assert(pos);
if (pos->next == NULL)
{
return;
}
else
{
SLlist* nextNode = pos->next;
pos->next = nextNode->next;
free(nextNode);
}
}
pos位置上的插入删除测试
//测试在pos位置后插入函数是否正常
void Test07()
{
SLlist* n1 = CreateSLlist(10);
SLlist* p = SLTFind(n1, 3);
SLTInsertAfter(p, 30);
PrintSLlist(n1);
}
//测试在pos位置前插入函数是否正常
void Test08()
{
SLlist* n1 = CreateSLlist(10);
SLlist* p = SLTFind(n1, 3);
SLTInsertAfter(p, 30);
SLTInsert(&n1, p, 90);
PrintSLlist(n1);
}
//测试删除pos位置后函数是否正常
void Test09()
{
SLlist* n1 = CreateSLlist(10);
SLlist* p = SLTFind(n1, 3);
SLTInsertAfter(p, 30);
SLTInsert(&n1, p, 90);
PrintSLlist(n1);
printf("\n");
SLTEraseAfter(p);
PrintSLlist(n1);
}
//测试删除pos位置函数是否正常
void Test10()
{
SLlist* n1 = CreateSLlist(10);
SLlist* p = SLTFind(n1, 3);
SLTInsertAfter(p, 30);
SLTInsert(&n1, p, 90);
PrintSLlist(n1);
printf("\n");
SLlist* p2 = SLTFind(n1, 90);
SLTErase(&n1, p2);
PrintSLlist(n1);
}
和上面的测试一样,想测试那个,就把test函数修改为对于的函数。
//主函数实现
int main()
{
Test10();
return 0;
}
5.销毁链表
通过循环,使用free函数释放每一个空间即可。
void SLTDestroy(SLlist** pphead)
{
SLlist* cur = *pphead;
while (cur)
{
SLlist* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
*pphead = NULL;
}
三、代码汇总
SLlist.h用来声明函数 |
SLlist.c用来定义函数 |
test.c 用来测试函数 |
SLlist.h
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
typedef int LinkType; //数据类型
typedef struct SLlist {
LinkType data;//数据域
struct SLlist* next;//指针域
}SLlist;
//创建单个结点
SLlist* BuySLlist(LinkType x);
//创建链表
SLlist* CreateSLlist(LinkType n);
//打印链表
void PrintSLlist(SLlist* phead);
//尾插
void SLlistPushBack(SLlist** pphead, LinkType x);
//尾删
void SLlistPopBack(SLlist** pphead);
//头插
void SLlistPushFront(SLlist** pphead, LinkType x);
//头删
void SLlistPopFront(SLlist** pphead);
//查找
SLlist* SLTFind(SLlist* phead, LinkType x);
//在pos位置后插入
void SLTInsertAfter(SLlist* pos, LinkType x);
//在pos位置前插入
void SLTInsert(SLlist** pphead, SLlist* pos, LinkType x);
//删除pos位置后的数据
void SLTEraseAfter(SLlist* pos);
//删除pos位置的数据
void SLTErase(SLlist** pphead, SLlist* pos);
//销毁单链表
void SLTDestroy(SLlist** pphead);
SLlist.c
#include"SLlist.h"
//创建单个结点
SLlist* BuySLlist(LinkType x) {
SLlist* newnode = (SLlist*)malloc(sizeof(SLlist));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
//创建链表
SLlist* CreateSLlist(LinkType n)
{
SLlist* phead = NULL, * ptail = NULL;
int x = 0;
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
SLlist* newnode = BuySLlist(i);
if (phead == NULL)
{
ptail = phead = newnode;
}
else
{
ptail->next = newnode;
ptail = newnode;
}
}
return phead;
}
//打印链表
void PrintSLlist(SLlist* phead) {
SLlist* cur = phead;
while (cur != NULL) {
printf("%d->", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("NULL!");
}
// 尾插
void SLlistPushBack(SLlist** pphead, LinkType x)
{
SLlist* newnode = BuySLlist(x);
if (*pphead == NULL)
{
*pphead = newnode;
}
else
{
SLlist* tail = *pphead;
// 找尾
while (tail->next)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;
}
}
//尾删
void SLlistPopBack(SLlist** pphead)
{
assert(*pphead);
if ((*pphead)->next == NULL)
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
else
{
SLlist* tail = *pphead;
while (tail->next->next)
{
tail = tail->next;
}
free(tail->next);
tail->next = NULL;
}
}
//头插
void SLlistPushFront(SLlist** pphead, LinkType x)
{
SLlist* newnode = BuySLlist(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
//头删
void SLlistPopFront(SLlist** pphead)
{
assert(*pphead);
SLlist* next = (*pphead)->next;
free(*pphead);
*pphead = next;
}
//单链表查找位置
SLlist* SLTFind(SLlist* phead, LinkType x)
{
SLlist* cur = phead;
while (cur)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
//在pos位置后插入
void SLTInsertAfter(SLlist* pos, LinkType x)
{
assert(pos);
SLlist* newnode = BuySLlist(x);
newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;
}
//在pos位置前插入
void SLTInsert(SLlist** pphead, SLlist* pos, LinkType x)
{
assert(pos);
if (*pphead == pos)
{
SLlistPushFront(pphead, x);
}
else
{
SLlist* prev = *pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
SLlist* newnode = BuySLlist(x);
prev->next = newnode;
newnode->next = pos;
}
}
//删除pos位置后的函数
void SLTEraseAfter(SLlist* pos)
{
assert(pos);
if (pos->next == NULL)
{
return;
}
else
{
SLlist* nextNode = pos->next;
pos->next = nextNode->next;
free(nextNode);
}
}
//删除pos位置的函数
void SLTErase(SLlist** pphead, SLlist* pos)
{
assert(pos);
assert(*pphead);
if (pos == *pphead)
{
SLlistPopFront(pphead);
}
else
{
SLlist* prev = *pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = pos->next;
free(pos);
}
}
//销毁单链表
void SLTDestroy(SLlist** pphead)
{
SLlist* cur = *pphead;
while (cur)
{
SLlist* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
*pphead = NULL;
}
test.c
#include"SLlist.h"
//测试创建结点函数是否正常
void Test01()
{
SLlist* n1 = BuySLlist(1);
PrintSLlist(n1);
}
//测试创建链表函数是否正常
void Test02()
{
SLlist* n1 = CreateSLlist(10);
PrintSLlist(n1);
}
//测试尾插函数是否正常
void Test03()
{
SLlist* n1 = CreateSLlist(5);
SLlistPushBack(&n1, 10);
PrintSLlist(n1);
}
//测试尾删函数是否正常
void Test04()
{
SLlist* n1 = CreateSLlist(5);
SLlistPopBack(&n1);
PrintSLlist(n1);
}
//测试头插函数是否正常
void Test05()
{
SLlist* n1 = CreateSLlist(5);
SLlistPushFront(&n1, 30);
SLlistPushFront(&n1, 40);
PrintSLlist(n1);
}
//测试头删函数是否正常
void Test06()
{
SLlist* n1 = CreateSLlist(10);
SLlistPopFront(&n1);
SLlistPopFront(&n1);
PrintSLlist(n1);
}
//测试在pos位置后插入函数是否正常
void Test07()
{
SLlist* n1 = CreateSLlist(10);
SLlist* p = SLTFind(n1, 3);
SLTInsertAfter(p, 30);
PrintSLlist(n1);
}
//测试在pos位置前插入函数是否正常
void Test08()
{
SLlist* n1 = CreateSLlist(10);
SLlist* p = SLTFind(n1, 3);
SLTInsertAfter(p, 30);
SLTInsert(&n1, p, 90);
PrintSLlist(n1);
}
//测试删除pos位置后函数是否正常
void Test09()
{
SLlist* n1 = CreateSLlist(10);
SLlist* p = SLTFind(n1, 3);
SLTInsertAfter(p, 30);
SLTInsert(&n1, p, 90);
PrintSLlist(n1);
printf("\n");
SLTEraseAfter(p);
PrintSLlist(n1);
}
//测试删除pos位置函数是否正常
void Test10()
{
SLlist* n1 = CreateSLlist(10);
SLlist* p = SLTFind(n1, 3);
SLTInsertAfter(p, 30);
SLTInsert(&n1, p, 90);
PrintSLlist(n1);
printf("\n");
SLlist* p2 = SLTFind(n1, 90);
SLTErase(&n1, p2);
PrintSLlist(n1);
}
//测试销毁函数是否正常
void Test11()
{
SLlist* n1 = CreateSLlist(10);
SLTDestroy(&n1);
PrintSLlist(n1);
}
//主函数实现
int main()
{
Test10();
return 0;
}