数据结构第二课 -----线性表之单向链表-阿里云开发者社区

动态顺序表的缺陷

尾部插入效率还不错，但是头部和随机删除和随机插入效率很低
容量满了就要扩容。扩容分为两种，一种为原地扩容，一种为异地扩容（效率低下），扩容一般都会存在一定的空间浪费，（一次扩大50，而使用就使用一两个）

动态顺序表的优点

连续存储说明只需要知道一个地址就可以访问剩下的元素

链表

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。

这个图是我们想象出来的，图中的方框就是一个节点

为了解决这个问题，前面的大佬就想到了通过地址访问空间，每一个节点存放下一个节点的地址

用plist存放第一个节点的地址，然后通过遍历一一访问

注意:

1.从上图可看出，链式结构在逻辑上是连续的，但是在物理上不一定连续般都是从堆上申请出来的

2.现实中的结点一般都是在堆上申请出来的（动态开辟）

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

服设在32位系统上，结点中值域为int类型，则一个节点的大小为8个字节，则也可能有下述链表

链表的分类

链表有8种，下面我来一一介绍

单向或者双向
带头或者不带头
循环或者非循环

8种链表就是这么来的

单向链表

单向链表是链表中最常用的一种，一个列表节点有两个字段，即数据域和指针域。在单向链表中，指向第一个节点的节点称为“头结点”，最后一个节点的指针域设为null。

单项链表的操作

单链表的结构体

typedef int SLDataType;
//链表元素
typedef struct SListNode
{
  SLDataType val;
  struct SListNode *next;
  //这里只是一个指针,大小是4/8个大小,如果是定义成结构体变量就会出错
}SListNode;

这里要注意的就是struct SListNode next不能写成SListNodenext

打印输出

思路图：

//输出链表内容
void SLPrint(SListNode* phead)
{
  assert(phead);
  //防止phead的值改变
  SListNode* cur = phead;
  while (cur!= NULL)
  {
    printf("%d ", cur->val);
    cur = cur->next;
  }
  printf("\n");

}

这里很容易搞混，一些写出的错误可能就是链表的结尾和地址搞不明白很容易混淆

错误写法：

void SLPrint(SListNode* phead)
{
  assert(phead);
  //防止phead的值改变
  SListNode* cur = phead;
  while (cur->next!= NULL)
  {
    printf("%d ", cur->val);
    cur = cur->next;
  }
  printf("\n");
}

这种情况就会导致最后一个无法打印出来

创建节点

//创建节点(动态开辟,防止出作用域销毁)
SListNode* CreateNode(SLDataType elemest)
{
  SListNode* p = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
  if (p == NULL)
  {
    perror("CreateNode -malloc");
    return;
  }
  p->next = NULL;
  p->val = elemest;
  return p;

}

尾插数据

思路：我们要判断传入的链表中是不是空链表，空链表就是phead =NULL，如果是空链表，我们只需要phead指向插入数据的地址就行，如果不是，我们就要找到最后一个节点，把该节点的成员next的值是该数据的地址，然后把该数据的next改为NULL

void SLPushBack(SListNode** pphead, SLDataType elemest)
{
  //创建一个节点
  SListNode* Node = CreateNode(elemest);
  //找到最后一个节点,判断phead是否是NULL
  if (*pphead)
  {
    SListNode* stall = *pphead;
    while (stall->next != NULL)
    {
      stall = stall->next;
    }
    //插入
    stall->next = Node;
  }
  else
  {
    *pphead = Node;
  }
}

这里我们要判断两种情况的过程中有一些人可能会写成以下错误：

3a93c6b8ae2ccf45ea56675ad88570b9_591200237c764ea8837df26351d346f2.png

这个错误就是让stall的地址指向的不是最后一个节点了

b6c633fd844145c7648b458956a3f739_c87782fda8db440f824423bcf21a5f64.png

就是这里是传值调用，无法更改phead 的值，有很多就误以为更改这个形参就会更改实参了，所以我们要传入phead的地址，改变外面结构体的指针（phead）就要用二级指针

链表头插

思路图：

思路：让phead指向节点2

//头插
void SLPushFront(SListNode** pphead, SLDataType elemest)
{
  //创建节点
  SListNode* Node = CreateNode(elemest);
  //插入
  SListNode* tail = *pphead;
  *pphead = Node;
  (*pphead)->next = tail;
}

尾删

思路:

我们要分三种情况

一种是空链表 : 直接判断*phead

一种是只有一个节点 :判断(*pphead)->next 是否是 NULL

一种是多个节点:

思路:只要tail->next不是NULL,prev=tail,然后 tail指向下一个节点,否则free(tail),然后把prev->next =NULL

//尾删
void SLPopBack(SListNode** pphead)
{
  assert(*pphead && pphead);
  //一个节点
  if ((*pphead)->next == NULL)
  {
    free(*pphead);
    *pphead = NULL;
  }
  else//多个节点
  {
    SListNode* prev = *pphead;
    SListNode* tail = (*pphead)->next;
    while (tail->next != NULL)
    {
      prev = tail;
      tail = tail->next;
    }
    free(tail);
    tail == NULL;
    prev->next = NULL;
  }
}

或者这样写

//尾删
void SLPopBack(SListNode** pphead)
{
  assert(*pphead && pphead);
  //一个节点
  if ((*pphead)->next == NULL)
  {
    free(*pphead);
    *pphead = NULL;
  }
  else//多个节点
  {
    
    SListNode* tail = *pphead;
    while (tail->next ->next != NULL)
    {
      tail = tail->next;
    }
    free(tail ->next);
    tail->next = NULL;

  }
}

错误写法:

这种写法就是一个大错误,主要是分不清prev和tail都是指向同一块空间,且没有考虑一个节点的情况

头删

思路图:

//头删
void SLPopFront(SListNode** pphead)
{
  assert(pphead && *pphead);
  if ((*pphead)->next == NULL)
  {
    free(*pphead);
    *pphead = NULL;
  }
  else
  {
    SListNode* p = (*pphead)->next;
    free(*pphead);
    *pphead = p;
  }
}

或者这样写

//头删
void SLPopFront(SListNode** pphead)
{
  assert(pphead && *pphead);
  SListNode* p = (*pphead)->next;
  free(*pphead);
  *pphead = p;
}

这里我们主要还是要区分

pphead = NULL （存储的是空地址）

*pphead = NULL （phead存储的是NULL，但是phead有地址,代表空链表）

（*pphead)->next = NULL(代表的是当前节点是尾节点)

链表查找

思路: 遍历一遍链表,找到就返回地址,找不到就返回NULL

void* SLFind(SListNode* phead, SLDataType elemest)
{
  assert(phead);
  SListNode* tail = phead;
  while (tail != NULL)
  {
    if (tail->val == elemest)
    {
      return tail;
    }
    tail = tail->next;
  }
  return NULL;
}

链表的地址前插入

这里我们要清楚,传入的地址是否为NULL

思路: 插入分两种情况,一种是头插一种是插入到多个之间

// 插入pos前面
void SLTInsert(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLDataType elemest)
{
  //两者不为NULL
  assert(pphead && pos && *pphead);
  SListNode* tail = *pphead;
  // 创建节点
  SListNode* newnode = CreateNode(elemest);
  if (tail == pos)
  {
    //头插
    newnode->next = pos;
    *pphead = newnode;
  }
  else
  {
    while (tail->next != pos)
    {
      tail = tail->next;
    }
    tail->next = newnode;
    newnode->next = pos;
  }
}

这里的断言主要分三种情况一种是 *phead和pos都可以为NULL,相当于空链表插入 ,一种是两者都不为NULL,一种是同时满足,这个要看自己来规定,这里我规定的是两个不能为空

链表的地址后插入

这里我们还是一样要考虑和前面的一样,

// 插入pos后面
void SLBInsert(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLDataType elemest)
{
  assert(pphead && pos);
  //创建节点
  SListNode* newnode = CreateNode(elemest);

  //插入
  SListNode* tail = pos->next;
  pos->next = newnode;
  newnode->next = tail;
}

删除

思路:主要分析只要第一个节点(只有一个和多个)和多个节点


//删除
void SLErase(SListNode** pphead, SListNode* pos)
{
  assert(pphead && pos && *pphead);
  //写法1
  一个节点
  //if ((*pphead)->next == NULL)
  //{
  //  if (pos == *pphead)
  //  {
  //    free(pos);
  //    pos = NULL;
  //    *pphead = NULL;
  //  }
  //}
  //else //多个
  //{
  //  SListNode* tail = *pphead;
  //  if (pos == tail)
  //  {
  //    *pphead = (*pphead)->next;
  //    free(pos);
  //    pos = NULL;
  //  }
  //  else if (pos->next == NULL)
  //  {
  //    while (tail->next != pos)
  //    {
  //      tail = tail->next;
  //      
  //    }
  //    tail->next = NULL;
  //    free(pos);
  //    pos = NULL;
  //  }
  //  else
  //  {
  //    while (tail->next != pos)
  //    {
  //      tail = tail->next;
  //    }
  //    if (pos = tail->next)
  //    {
  //      SListNode* prev = pos->next;
  //      tail->next = prev;
  //      free(pos);
  //      pos = NULL;
  //    }
  //  }
  //}



  //写法2

  SListNode* tail = *pphead;
  if (pos == tail)
  {
    //头删
    SLPopFront(pphead);
  }
  else
  {
    //这个无法释放第一个节点
    while (tail->next != pos)
    {
      tail = tail->next;
    }
    tail->next = pos->next;
    free(pos);
    pos = NULL;
  }
  
}

链表的其他操作

//不传head ,在pos后面插入
void SLTInsertAfter(SListNode* pos, SLDataType elemest)
{
  assert(pos);
  //创建节点
  SListNode* newnode = CreateNode(elemest);
  newnode->next = pos->next;
  pos->next = newnode;
}
//不传head ,在pos前面插入,(交换值)
void SLTInsertFort(SListNode* pos, SLDataType elemest)
{
  assert(pos);
  //创建节点
  SListNode* newnode = CreateNode(elemest);
  newnode->next = pos->next;
  pos->next = newnode;
  //交换值
  SLDataType val = newnode->val;
  newnode->val = pos->val;
  pos->val = val;
}

//不传head ,在pos后面删除
void SLTEraseAfter(SListNode* pos)
{
  //删除尾节点会报错
  assert(pos &&pos->next);
  
  SListNode* prev = pos->next->next;
  free(pos->next);
  pos->next = prev;
}

数据结构第二课 -----线性表之单向链表