链表的概念及其结构

基本概念

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。这里以单链表为例,说明其特性，如图1:

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；
长度不固定，可以任意增删；
要访问指定元素，要从头开始遍历元素，直到找到那个元素的位置，时间复杂度为O（N）
在指定的数据元素插入或删除，不需要移动其他元素，时间复杂度为O（1）

链表结构:

链表的结构非常多样，一下情况组合起来一共有8种链表结构:

1.单向，双向;2.带头，不带头;3.循环，非循环

单向:只包含指向下一个结点的指针，只能单向遍历;

双向:包含指向下一个结点的指针也包含指向前一个结点的指针,因此可以双向遍历;

带头:1.头结点是为了操作的统一和方便而设立的，放在链表第一个元素之前，其数据域大多无意义，但也可以用来保存链表长度。2.有了头结点，对链表头部的插入和删除操作就统一了。3.头结点不是链表的必要元素。

循环:将尾节点与首节点链接起来，形成了一个环状结构，在某些情况下会非常有用)

虽然有这么多链表的结构,但我们在实际运用中最常见到的还是两种结构:

这里由于篇幅原因,只讲解第一个无头单向非循环链表.

初始化链表

链表是由一个个结点链接而成，创建一个链表之前，我们首先要创建一个结点类型，该类型由两部分组成：数据域和指针域

typedef int SLTDateType;
typedef struct SListNode
{
   SLTDateType data;
   struct SListNode* next;
}SListNode;

打印单链表

链表打印就是遍历一遍链表，只不过这里的遍历和数组有点不一样，链表的遍历是判断当前位置是不是为NULL，是就不打印了，不是就打印，通过·cur = cur->next·来移动当前位置。

代码实现如下：

//打印链表
void SListPrint(SListNode* plist)
{
  SListNode* cur = plist;//接收头指针
  while (cur != NULL)//判断链表是否打印完毕
  {
    printf("%d->", cur->data);//打印数据
    cur = cur->next;//指针指向下一个结点
  }
  printf("NULL\n");//打印NULL，表明链表最后一个结点指向NULL
}

增加结点

每当我们需要增加一个结点之前，我们必定要先申请一个新结点，然后再插入到相应位置，于是我们可以将该功能封装成一个函数。

//创建一个新结点，返回新结点地址
SListNode* BuySLTNode(SLTDataType x)
{
  SListNode* node = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));//向新结点申请空间
  if (node == NULL)
  {
    printf("malloc fail\n");
    exit(-1);
  }
  node->data = x;//将数据赋值到新结点的数据域
  node->next = NULL;//将新结点的指针域置空
  return node;//返回新结点地址
}

头插

1.创建新结点 2.新结点指向原链表 3.头指针指向新结点;(注:2,3顺序不能颠倒,否则新结点将找不到原链表的地址)

//头插
void SListPushFront(SListNode** pplist, SLTDataType x)
{
  SListNode* newnode = BuySLTNode(x);//申请一个新结点
  newnode->next = *pplist;//让新结点的指针域指向地址为pos的结点的下一个结点
  *pplist = newnode;//让地址为pos的结点指向新结点
}

尾插

1.创建新结点2.判断链表是否为空3.为空则让头指针指向新结点4.否则找到最后一个指针,指向新结点;

//尾插
void SListPushBack(SListNode** pplist, SLTDataType x)
{
  SListNode* newnode = BuySLTNode(x);//申请一个新结点
  if (*pplist == NULL)//判断是否为空表
  {
    *pplist = newnode;//头指针直接指向新结点
  }
  else
  {
    SListNode* tail = *pplist;//接收头指针
    while (tail->next != NULL)//若某结点的指针域为NULL，说明它是最后一个结点
    {
      tail = tail->next;指针指向下一个结点
    }
    tail->next = newnode;//让最后一个结点的指针域指向新结点
  }
}

在给定位置之前插入

1.创建新结点;2.判断第一个是否是其指定的位置3.如果是再来个头插,否则,找到pos的前一个位置posPrev;4将其新结点插入到pos位置之前，posPrev之后;

//在给定位置之前插入
void SListInsertBefore(SListNode** pplist, SListNode* pos, SLTDataType x)
{
  assert(pos);//确保传入地址不为空
  SListNode* newnode = BuySLTNode(x);//申请一个新结点
  if (pos == *pplist)//判断给定位置是否为头指针指向的位置
  {
    newnode->next = pos;//让新结点的指针域指向地址为pos的结点
    *pplist = newnode;//让头指针指向新结点
  }
  else
  {
    SListNode* prev = *pplist;//接收头指针
    while (prev->next != pos)//找到地址为pos的结点的前一个结点
    {
      prev = prev->next;
    }
    newnode->next = prev->next;//让新结点的指针域指向地址为pos的结点
    prev->next = newnode;//让前一个结点指向新结点
  }
}

在给定位置之后插入

1.创建新结点; 2.新结点的next指向pos的next；3.pos的next指向newnode;(注:2,3不能交换位置,否则将丢失pos之后的地址）

//在给定位置之后插入
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDataType x)
{
  assert(pos);//确保传入地址不为空
  SListNode* newnode = BuySLTNode(x);//申请一个新结点
  newnode->next = pos->next;//让新结点的指针域指向地址为pos的结点的下一个结点
  pos->next = newnode;//让地址为pos的结点指向新结点
}

删除结点

头删

1.判断链表是否为空;2.头指针指向第一个结点的next;3.释放第一个结点;

//头删
void SListPopFront(SListNode** pplist)
{
  if (*pplist == NULL)//判断是否为空表
  {
    return;
  }
  else
  {
    SListNode* tmp = *pplist;//记录第一个结点的位置
    *pplist = (*pplist)->next;//让头指针指向第二个结点
    free(tmp);//释放第一个结点的内存空间
    tmp = NULL;//及时置空
  }
}

尾删

1.判断链表是否为空,为空则则停止删除;2.若只有一个结点,释放其结点,让其链表为空;3.若有两个或两个以上的结点,找到最后一个和其前驱;4.其前驱next为空,释放最后一个结点;

//尾删
void SListPopBack(SListNode** pplist)
{
  if (*pplist == NULL)//判断是否为空表
  {
    return;
  }
  else if ((*pplist)->next == NULL)//判断是否只有一个结点
  {
    free(*pplist);//释放该结点
    *pplist = NULL;//及时置空
  }
  else
  {
    SListNode* prev = *pplist;//接收头指针
    SListNode* tail = (*pplist)->next;//接收第二个结点的地址
    while (tail->next != NULL)//当tail指向最后一个结点时停止循环
    {
      prev = tail;//使prev始终指向tail的前一个结点
      tail = tail->next;//tail指针后移
    }
    free(tail);//释放最后一个结点
    tail = NULL;//及时置空
    prev->next = NULL;//将倒数第二个结点的指针域置空，使其成为新的尾节点
  }
}

删除给定位置的结点

1.判断链表是否为空;2.如果pos等于第一个结点,则采用头删;3.找出pos的前一个prev 4.将prev的next指向pos的next;5.释放pos;

//删除给定位置的值
void SListErasetCur(SListNode** pplist, SListNode* pos)
{
  assert(pos);//确保传入地址不为空
  if (pos == *pplist)//判断待删除的结点是否为第一个结点
  {
    *pplist = pos->next;//让头指针指向第二个结点
    free(pos);//释放第一个结点
    pos=NULL;//及时置空
  }
  else
  {
    SListNode* prev = *pplist;//接收头指针
    while (prev->next != pos)//找到待删除结点的前一个结点
    {
      prev = prev->next;
    }
    prev->next = pos->next;//让待删除的结点的前一个结点指向待删除结点的后一个结点
    free(pos);//释放待删除结点
    pos = NULL;//及时置空
  }
}

查找数据

//查找数据
SListNode* SListFind(SListNode* plist, SLTDataType x)
{
  SListNode* cur = plist;//接收头指针
  while (cur != NULL)//遍历链表
  {
    if (cur->data == x)//判断结点是否为待找结点
      return cur;//返回目标结点的地址
    cur = cur->next;//指针后移
  }
  return NULL;//没有找到数据为x的结点
}

修改数据

//修改数据
void SListModify(SListNode* pos, SLTDataType x)
{
  pos->data = x;//将结点的数据改为目标数据
}

【数据结构初阶】第三篇——单链表