C语言实现链表--数据结构

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一、前言

本篇讲述的是八种链表中面试和刷题中最容易出现的链表–无头单向不循环链表，过几天也会出一个性能最好的链表–有头双向循环链表，希望能够帮助你。

• 下面的链表都是针对无头单向不循环这钟来说的。

链表是线性表的一种，它与顺序表不同的是它在内存中并不是连续存储，而是一个节点对应一个位置，前一个结点存着下一个结点的地址，从而产生了联系。如图：

二、链表实现

1、创建结构体类型

如图所示，链表和顺序表的不同之处：链表每个元素都是一个结点，是一个整体，既包含该位置的数值，又包含下一个位置的地址，但它不用像顺序表一样去记住有几个元素，因为它不是连续存放的，所以这样做根本没有任何意义。因此虽然顺序表和链表都用到了结构体，但他们是完全不同的意思。

代码：

typedef int SListDateType;

typedef struct SeqListNode
{
	SListDateType date;
	struct SeqListNode* next;
}SListNode;

2、创建结点

每次增加数据，我们都需要调用创建新结点这个函数，它的目的是在堆区开辟一个结点的内存空间，然后把我们新建数据的值赋上去，至于地址，我们在创建时并不知道赋什么，所以先置空，最后返回新建的结构体指针。

代码：

//创建新结点。
SListNode* BuyNewnode(SListDateType x)
{
	SListNode* newnode = malloc(sizeof(SListNode));
	assert(newnode);
	newnode->date = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}

3、打印单链表

单链表的打印就是从第一个打印，直到最后一个，怎么判断是否结束，那就是最后一个结点指向的是NULL。

代码：

//打印单链表。
void SListPrint(SListNode* phead)
{
	SListNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		printf("%d->",cur->date);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

4、单链表尾插

单链表尾插挺简单的，就是先创建出来这个新节点，然后让原链表最后结点指向新节点就ok了。

//单链表尾插。
void SListPushBack(SListNode** pphead,SListDateType x)
{
	assert(pphead);

	SListNode* newnode = BuyNewnode(x);
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		SListNode* cur = *pphead;
		while (cur->next)
		{
			cur = cur->next;
		}
		cur->next = newnode;
	}
}

5、单链表头插

单链表头插，意味着要改变传过来的结构体指针（头指针），我们知道，形参只是实参的临时拷贝，那么如何实现改变实参呢？那就需要指针，但是实参本来就是一级指针，所以我们需要传二级指针，也就是实参（一级指针）的地址，这样才能实现修改。
知道了上面这些，那么剩下的就是让新节点地址赋给实参，然后让新结点指向原来的头结点就好。

代码：

//单链表头插。
void SListPushFront(SListNode** pphead, SListDateType x)
{
	assert(pphead);
	SListNode* newnode=BuyNewnode(x);
	newnode->next = *pphead;//先指向这个，如果先弄下面一步，就找不到原头节点的位置了。
	*pphead = newnode;//pphead是二级指针，解引用后就是一级指针，newnode也是一级指针，然后让newnode赋给pphead，这样就改变了实参。
}

6、单链表尾删

单链表尾删很简单，就是把最后的结点释放，倒数第二个结点便成了尾结点，此时它指向的是已经释放的结点，是野指针，我们要让它置空，他也应该置空，因为尾结点要指向空，不然之后用的时候程序不知道什么时候结束。
我们需要首先判断是否只有一个，因为只有一个的话，那就要改变实参了，释放这仅有的结点，让实参的值置空。

代码：

//单链表尾删。
void SListPopBack(SListNode** pphead)
{
	assert(pphead);

	assert(*pphead);//指针指向的内容不能是空的
	SListNode* cur = *pphead;
	SListNode* cur_ = NULL;//存倒数第二个结点的位置
	if (cur->next == NULL)
	{
		free(cur);
		*pphead = NULL;
		return;
	}
	while (cur->next)
	{
			cur_ = cur;//保留要释放结点的前一个位置，然后当下面用完cur（释放）后，让cur_（释放后的最后结点位置指向空）
			cur = cur->next;
	}
	free(cur);
	cur_->next = NULL;
}

7、单链表头删

单链表头删要让实参变为第二个结点的地址，也就是说要改变实参，所以还是要用二级指针。

代码：

//单链表头删。
void SListPopFront(SListNode** pphead)
{
	assert(pphead);
	assert(*pphead);
	SListNode* first = *pphead;
	*pphead = (*pphead)->next;
	free(first);
}

8、单链表查找

当我们想在某个值后面插入元素时，我们首先需要直到这个地方的地址，我们才能进行操作。所以便有了查找函数，实现原理就是逐个遍历，出现就返回这个结点地址，如果没出现，就返回空指针。

代码：

//单链表查找。
SListNode* SListFind(SListNode* phead, SListDateType x)
{
	assert(phead);//既然查找了，那么就不能为空链表，否则没有意义，这是使用者的问题。
	SListNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		if (cur->date == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;//上面已经判断不能为空链表，所以这里返回的空指针指的就是找不到，而不是链表为空。
}

9、单链表插入

单链表插入如果时从该位置之后插入，很方便，不需要遍历找上一个结点的位置，直接用传过来的结点的位置进行操作。
但是一般意义上的插入都是在该位置之前，那么就需要遍历，找到上一个位置的结点，因为我们要用，这是单链表的弊端。

☃️该位置之后插入

代码：

//单链表插入(pos之后)。
void SListInsertAfter(SListNode* phead,SListNode* pos, SListDateType x)
{
	assert(pos);//插入默认是该链表不为空的，如果想要空的时候插入，用头插函数。
	SListNode* cur = phead;
	SListNode* newnode = BuyNewnode(x);
	while (cur!=pos)
	{
		cur = cur->next;
	}
	newnode->next = cur->next;
	cur->next = newnode;
}

☃️该位置之前插入（插入正常理解）

//单链表插入(pos之前)。
void SListInsertBefore(SListNode** pphead, SListNode* pos, SListDateType x)
{
	assert(pphead);

	assert(*pphead);//和刚才同理，链表没有元素的时候插入调用头插函数。
	SListNode* cur = *pphead;
	SListNode* newnode = BuyNewnode(x);
	if (cur->next == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
		newnode->next = pos;
	}
	else
	{
		while (cur->next != pos)
		{
			cur = cur->next;
		}
		cur->next = newnode;
		newnode->next = pos;
	}
}

10、单链表删除

单链表删除需要找到前一个结点，让前一个结点指想删除位置指向的位置，然后释放要删除的位置即可。

代码：

//单链表删除。
void SListEraseAfter(SListNode** pphead, SListNode* pos)
{
	assert(pphead);

	assert(*pphead);
	SListNode* cur = *pphead;
	if (cur == pos)
	{
		*pphead = pos->next;
		free(pos);
	}
	else
	{
		while (cur->next!=pos)
		{
			cur = cur->next;
		}
		cur->next = cur->next->next;//或者写成cur->next = pos->next;
		free(pos);
	}
}

• 因为传的pos是一级指针，所以我们无法在函数里修改pos的值，我们只能修改pos指向位置的内容，当我们释放pos后，实参pos还指向释放后的位置，也就变成了野指针，所以我们需要在出函数后让pos置空。
  

11、单链表销毁

单链表销毁就是释放每个结点的空间，一直到最后结点，注意别释放前没做准备导致释放后找不到下一个结点的位置。

//单链表的销毁。
void SListDestroy(SListNode** pphead)
{
	assert(pphead);

	SListNode* cur = *pphead;
	while (cur)
	{
		SListNode* pc = cur;
		cur = cur->next;
		free(pc);
	}
}

三、总代码

SeqListNode.h

SeqListNode.h

#pragma once

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>


typedef int SListDateType;

typedef struct SeqListNode
{
	SListDateType date;
	struct SeqListNode* next;
}SListNode;

//创建新结点。
SListNode* BuyNewnode(SListDateType x);

//打印单链表。
void SListPrint(SListNode* phead);

//单链表尾插。
void SListPushBack(SListNode** pphead,SListDateType x);

//单链表头插。
void SListPushFront(SListNode** pphead, SListDateType x);

//单链表尾删。
void SListPopBack(SListNode** pphead);

//单链表头删。
void SListPopFront(SListNode** pphead);

//单链表查找。
SListNode* SListFind(SListNode* phead, SListDateType x);

//单链表插入。
//pos之后插入。
//不用从头开始查找，比较高效
void SListInsertAfter(SListNode* phead,SListNode* pos, SListDateType x);
//pos之前插入。
//还要从头开始查找，不合适
void SListInsertBefore(SListNode** pphead, SListNode* pos, SListDateType x);

//单链表删除。
void SListEraseAfter(SListNode** pphead, SListNode* pos);

//单链表的销毁。
void SListDestroy(SListNode** phead);

SeqListNode.c

SeqListNode.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include "SeqListNode.h"

//创建新结点。
SListNode* BuyNewnode(SListDateType x)
{
	SListNode* newnode = malloc(sizeof(SListNode));
	assert(newnode);
	newnode->date = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}

//打印单链表。
void SListPrint(SListNode* phead)
{
	SListNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		printf("%d->",cur->date);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

//单链表尾插。
void SListPushBack(SListNode** pphead,SListDateType x)
{
	assert(pphead);

	SListNode* newnode = BuyNewnode(x);
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		SListNode* cur = *pphead;
		while (cur->next)
		{
			cur = cur->next;
		}
		cur->next = newnode;
	}
}

//单链表头插。
void SListPushFront(SListNode** pphead, SListDateType x)
{
	assert(pphead);

	SListNode* newnode=BuyNewnode(x);
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}

//单链表尾删。
void SListPopBack(SListNode** pphead)
{
	assert(pphead);

	assert(*pphead);//指针指向的内容不能是空的
	SListNode* cur = *pphead;
	SListNode* cur_ = NULL;//存倒数第二个结点的位置
	if (cur->next == NULL)
	{
		free(cur);
		*pphead = NULL;
		return;
	}
	while (cur->next)
	{
			cur_ = cur;//保留要释放结点的前一个位置，然后当下面用完cur（释放）后，让cur_（释放后的最后结点位置指向空）
			cur = cur->next;
	}
	free(cur);
	cur_->next = NULL;
}

//单链表头删。
void SListPopFront(SListNode** pphead)
{
	assert(pphead);
	assert(*pphead);
	SListNode* first = *pphead;
	*pphead = (*pphead)->next;
	free(first);
}

//单链表查找。
SListNode* SListFind(SListNode* phead, SListDateType x)
{
	assert(phead);
	SListNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		if (cur->date == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}

//单链表插入(pos之后)。
void SListInsertAfter(SListNode* phead,SListNode* pos, SListDateType x)
{
	assert(pos);
	SListNode* cur = phead;
	SListNode* newnode = BuyNewnode(x);
	while (cur!=pos)
	{
		cur = cur->next;
	}
	newnode->next = cur->next;
	cur->next = newnode;
}

//单链表插入(pos之前)。
void SListInsertBefore(SListNode** pphead, SListNode* pos, SListDateType x)
{
	assert(pphead);

	assert(*pphead);
	SListNode* cur = *pphead;
	SListNode* newnode = BuyNewnode(x);
	if (cur->next == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
		newnode->next = pos;
	}
	else
	{
		while (cur->next != pos)
		{
			cur = cur->next;
		}
		cur->next = newnode;
		newnode->next = pos;
	}
}

//单链表删除。
void SListEraseAfter(SListNode** pphead, SListNode* pos)
{
	assert(pphead);

	assert(*pphead);
	SListNode* cur = *pphead;
	if (cur == pos)
	{
		*pphead = pos->next;
		free(pos);
	}
	else
	{
		while (cur->next!=pos)
		{
			cur = cur->next;
		}
		cur->next = cur->next->next;
		free(pos);
	}
}

//单链表的销毁。
void SListDestroy(SListNode** pphead)
{
	assert(pphead);

	SListNode* cur = *pphead;
	while (cur)
	{
		SListNode* pc = cur;
		cur = cur->next;
		free(pc);
	}
}

Test.c

Test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include "SeqListNode.h"

void test1()
{
	SListNode* pc = NULL;
	SListPrint(pc);

	SListPushBack(&pc,0);
	SListPrint(pc);

	SListPushBack(&pc, 1);
	SListPrint(pc);

	SListPushBack(&pc, 2);
	SListPrint(pc);

	SListPushBack(&pc, 3);
	SListPrint(pc);

	SListPushBack(&pc, 4);
	SListPrint(pc);

	SListPushBack(&pc, 5);
	SListPrint(pc);

	SListPushBack(&pc, 6);
	SListPrint(pc);

	SListPushBack(&pc, 7);
	SListPrint(pc);
}

void test2()
{
	SListNode* pc = NULL;
	SListPrint(pc);

	SListPushFront(&pc, 0);
	SListPrint(pc);

	SListPushFront(&pc, 1);
	SListPrint(pc);

	SListPushFront(&pc, 2);
	SListPrint(pc);

	SListPushFront(&pc, 3);
	SListPrint(pc);

	SListPushFront(&pc, 4);
	SListPrint(pc);

	SListPushFront(&pc, 5);
	SListPrint(pc);

	SListPushFront(&pc, 6);
	SListPrint(pc);

	SListPushFront(&pc, 7);
	SListPrint(pc);
}
void test3()
{
	SListNode* pc = NULL;
	SListPrint(pc);

	SListPushBack(&pc, 0);
	SListPrint(pc);

	SListPushBack(&pc, 1);
	SListPrint(pc);

	SListPushBack(&pc, 2);
	SListPrint(pc);

	SListPushBack(&pc, 3);
	SListPrint(pc);

	SListPopBack(&pc);
	SListPrint(pc);

	SListPopBack(&pc);
	SListPrint(pc);

	SListPopBack(&pc);
	SListPrint(pc);

	SListPopBack(&pc);
	SListPrint(pc);
}
void test4()
{
	SListNode* pc = NULL;
	SListPrint(pc);

	SListPushBack(&pc,0);
	SListPrint(pc);

	SListPushBack(&pc, 1);
	SListPrint(pc);

	SListPushBack(&pc, 2);
	SListPrint(pc);

	SListPushBack(&pc, 3);
	SListPrint(pc);

	SListPushBack(&pc, 4);
	SListPrint(pc);

	SListPushBack(&pc, 5);
	SListPrint(pc);

	SListPushBack(&pc, 6);
	SListPrint(pc);

	SListPopFront(&pc);
	SListPrint(pc);

	SListPopFront(&pc);
	SListPrint(pc);

	SListPopFront(&pc);
	SListPrint(pc);

	SListPopFront(&pc);
	SListPrint(pc);

	SListPopFront(&pc);
	SListPrint(pc);

	SListPopFront(&pc);
	SListPrint(pc);
}
void test5()
{
	SListNode* pc = NULL;
	SListPushBack(&pc,0);
	//SListPushBack(&pc,1);
	//SListPushBack(&pc,2);
	SListPrint(pc);
	SListNode* pos = SListFind(pc,0);
	assert(pos);
	//SListInsertAfter(*pc, pos, 9);//pos之后插入。
	SListInsertBefore(&pc, pos, 5);//pos之前插入。
	SListPrint(pc);
	pos = SListFind(pc, 5);
	SListEraseAfter(&pc, pos);//删除后要置空
	pos = NULL;//这块被释放了，所以置空
	SListPrint(pc);
	SListDestroy(&pc);
}

int main()
{
	//test1();//测试尾插。
	//test2();//测试头插。
	test3();//测试尾删。
	//test4();//测试头删。
	//test5();//测试查找,插入,销毁。
	return 0;
}

四、总结

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