本期带大家一起用C语言实现单链表🌈🌈🌈
一、链表的概念🌎
链表是一种物理存储单元上非连续、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;简单来说,线性表的链式存储结构生成的表,称作“链表”。
二、链表中数据元素的构成🌎 🌍
每个元素本身由两部分组成:
1、本身的信息,称为“数据域”
2、指向直接后继的指针,称为“指针域”
三、链表的结构🌎 🌍 🌏
1、带哨兵位或者不带哨兵位 🦴
2、循环或者不循环 🦴 🦴3、单向或者双向 🦴 🦴 🦴
但是我们常用的链表主要是单链表
和带头双向循环链表
,一个结构最简单,一个结构最复杂。
下面简单介绍一下两个链表的特性(补充说明
)
无头单向非循环链表
:也就是我们俗称的单链表。其结构简单,一般不会单独用来存储数据。实际上更多是作为其他数据结构的子结构,如哈希桶、栈的链式结构等。因为单链表本身有缺陷,所以为常见的考核点之一。
带头双向循环链表
:结构最复杂,一般用来单独存储数据。实际使用的链表,大多都是带头双向循环链表。虽然这种链表结构最复杂,但是其实有很多优势,并且在一定程度上对单链表的缺陷做出了一定的纠正。
而我们本篇博客就是对结构最简单的 单链表
进行讲解并实现
也是为了和带头双向循环链表做个对比
对于带头双向循环链表的话,之前以前我们已经总结过了,感兴趣的小伙伴可以在下面的链接当中查看
带头双向循环链表
四、 单链表的实现✅✅
单链表的结构为
存储的有效数据data
指向后一个数据地址的指针next
typedef int SLTDataType;
typedef struct SListNode
{
SLTDataType data;
struct SListNode* next;
}SLTNode;
这里我们使用typedef对我们所存储的数据,以及单链表结构体重命名,方便我们后续修改 🍊 🍋 🍒
链表的一开始是空的。所以我们插入数据时,需要让plist
指向我们新节点。就相当于改变plist
的指向。plist
是一级指针,那么要改变plist就要传它的地址&plist,为二级指针,所以也需要用二级指针来接收该参数。
二、接口的实现✅✅
1.单链表的创建以及初始化
我们插入数据,都需要创建节点。因为链表是按需分配的,创建即用。如果使用局部变量的话,那么在函数调用结束后节点就销毁了,那么肯定就需要使用动态内存开辟新的节点:
SLTNode* CreatSLTnode(SLTDataType x)
{
SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc:fail");
return;
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
1.单链表的尾插
从尾部插入数据,需要分两种情况考虑:链表为空
、链表有节点
如果链表为空
,那么就需要创建节点,并且将创建的节点赋给原链表;
如果链表不为空
,则需要找到链表的尾部,然后将新节点到尾部的后面链接就可以
void SLTPushBack(SLTNode**pphead, SLTDataType x)
{
SLTNode* newnode=CreatSLTnode(x);
SLTNode* tail = *pphead;
if (*pphead == NULL)
{
*pphead = newnode;
}
else
{
while (tail->next != NULL)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;
}
}
2.单链表的头插
我们直接创建新节点,并且将新节点的 next
链接为原来的头,然后将头变为新节点,就可以了
因为就头插来说,如果链表为空
,那么头部也为空
,所以可以直接链接起来
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
SLTNode* newnode = CreatSLTnode(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
3.单链表的尾删
尾删需要判断链表
是否为空,并且需要将链表中 节点数 为单个节点和多个节点的情况分开讨论。
如果是单个节点删除,那么只需要释放节点,将节点置空
如果是两个及以上节点
删除,尾删需要将删除元素的前一个链接为空指针,需要删除尾结点,而完成这两个步骤的方法就是遍历单链表,通过条件来求出这两个位置。找到这两个位置后,释放尾结点,将尾结点的前一个位置的next置空
void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
assert(*pphead);
if ((*pphead)->next==NULL)
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
else
{
SLTNode* tail = *pphead;
while (tail->next->next != NULL)
{
tail = tail->next;
}
free(tail->next);
tail->next = NULL;
}
}
需要注意的是我们的循环终止条件不能写成tail->next!=NULL
,在没有指向前一个节点的时候
当我们写成tail->next!=NULL
时候,跳出循环之后free(tail)
的时候,销毁了这个节点并且将tail=NULL
,但是其实没有起到作用,我们通过调试看看
可以看到的是,没有起到真正的销毁,所以我们这里的循环条件还是要写成tail->next->next!=NULL
,然后再销毁节点
4.单链表的头删
对于空链表
,直接断言判断就可以。
对于1个及以上节点
,那么就是释放头结点,并且头结点的next设定为头。
void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
//空
assert(*pphead);
//一个节点
//多个节点
SLTNode* cur = *pphead;
*pphead = cur->next;
free(cur);
cur = NULL;
}
5.单链表的查找
对于查找来说,相对比较简单。查找链表中某个元素是否存在,只需要遍历链表
,查看里面是否有这个值如果找到了,返回这个节点的地址
没找到,返回空指针
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
assert(phead);
SLTNode* cur = phead;
while (cur != NULL)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
这里我将空链表定成不可以查找,其实空链表也可以查找,只不过是返回NULL
而已
6. 删除pos位置的节点
删除pos位置的节点,需要考虑此时链表是否为空,但这只是一部分,只需要用断言处理一下就好。
而我们着重处理的为,头删和多个节点删除的情况。
如果是头删,那么删除的就是第一个节点,那么此时就需要将头变为pos->next
,并且释放pos位置。头删情况也完美处理了单个节点删除时的情况。
如果是多个节点,那么就需要找到pos的前一个位置,将 pos 前一个位置prev
的 next
链接为我当前 pos 的 next
。然后释放我的pos节点
。
void SLTPop(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{
assert(pphead);
assert(*pphead);
assert(pos);
//只有一个节点
if ((*pphead)->next == NULL)
{
*pphead = NULL;
return;
}
if (pos->next == NULL)
{
SLTNode* tail = *pphead;
while (tail->next->next != NULL)
{
tail = tail->next;
}
free(tail->next);
tail->next = NULL;
return;
}
else
{
SLTNode* tail = *pphead;
while (tail->next != pos)
tail = tail->next;
tail->next = pos->next;
free(pos);
pos = NULL;
}
}
7. 在pos的位置插入
在pos的位置插入,这里我们需要遍历链表,然后在对此操作
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
assert(pphead);
assert(pos);
if (*pphead == pos)
{
SLTNode* newnode = CreatSLTnode(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
else
{
SLTNode* prev = *pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
SLTNode* newnode = CreatSLTnode(x);
newnode->next = prev->next;
prev->next = newnode;
}
}
这里的来解释一下最后几行代码
当我们找到了pos节点之后,我们prev->next找到了pos节点
这时候我们创建的新节点newnode的next
指向下一个节点prev->next
也就是指向pos节点
然后将prev->next
赋值为newnode
,也就是原来pos的位置现在变成了newnode
8. 在pos的位置之后插入
我只需要让 新节点newnode
和 pos 位置的下一个节点链接
,然后将pos位置的next变为我的新节点即可。
void SLTInsertAfter(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
assert(pphead);
assert(pos);
if (pos->next == NULL)
{
SLTNode* newnode = CreatSLTnode(x);
pos->next = newnode;
}
else
{
SLTNode* newnode = CreatSLTnode(x);
newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;
}
}
其实这段代码还可以更加简单,不知道你发现没有
其实只需要就行仔细体会一下
SLTNode* newnode = CreatSLTnode(x);
newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;
9. 单链表的销毁
因为单链表是由不同地址的节点串联起来的。它不像数组,存储连续,只要释放起始位置。
如果我仅仅释放*pphead
,那么只释放了我的第一个节点,后面的节点没释放,函数调用结束后,这些节点也找不到了。所以我们需要逐个销毁。
首先,使用 cur 拷贝头部位置。然后使用循环迭代
。迭代过程中,需要记住我的 cur->next
,否则 cur
被释放后,无法找到下一个节点,然后逐个释放就可以了。
注意:当销毁后,记得把*pphead
置空`,防止销毁链表后对链表误操作而导致的野指针问题
void SLTDestroy(SLTNode** pphead)
{
SLTNode* cur = *pphead;
while (cur != NULL)
{
SLTNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = NULL;
cur = next;
}
*pphead = NULL;
}
10.单链表的打印
打印整个链表,只需要遍历链表,控制好循环的停止条件:
void SLTPrint(SLTNode* phead)
{
SLTNode* cur = phead;
while (cur != NULL)
{
printf("%d ", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("\n");
}
五、完整代码
SList.h
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
typedef int SLTDataType;
typedef struct SListNode
{
SLTDataType data;
struct SListNode* next;
}SLTNode;
void SLTPrint(SLTNode* phead);
//尾插
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
//头插
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
//尾删
void SLTPopBack(SLTNode** pphead);
//头删
void SLTPopFront(SLTNode** pphead);
//销毁
void SLTDestroy(SLTNode** pphead);
//查找
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead,SLTDataType x);
//在pos的位置插入
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x);
//在pos之后插入
void SLTInsertAfter(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x);
void SLTPop(SLTNode** pphead, SLTNode* pos);
SList.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"Slist.h"
SLTNode* CreatSLTnode(SLTDataType x)
{
SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc:fail");
return;
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
SLTNode* newnode = CreatSLTnode(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
void SLTPushBack(SLTNode**pphead, SLTDataType x)
{
SLTNode* newnode=CreatSLTnode(x);
SLTNode* tail = *pphead;
if (*pphead == NULL)
{
*pphead = newnode;
}
else
{
while (tail->next != NULL)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;
}
}
void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
assert(*pphead);
if ((*pphead)->next==NULL)
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
else
{
SLTNode* tail = *pphead;
while (tail->next->next!= NULL)
{
tail = tail->next;
}
free(tail->next);
tail->next = NULL;
}
}
void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
//空
assert(*pphead);
//一个节点
//多个节点
SLTNode* cur = *pphead;
*pphead = cur->next;
free(cur);
cur = NULL;
}
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
assert(phead);
SLTNode* cur = phead;
while (cur != NULL)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
assert(pphead);
assert(pos);
if (*pphead == pos)
{
SLTNode* newnode = CreatSLTnode(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
else
{
SLTNode* prev = *pphead;
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
SLTNode* newnode = CreatSLTnode(x);
newnode->next = prev->next;
prev->next = newnode;
}
}
void SLTInsertAfter(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
assert(pphead);
assert(pos);
if (pos->next == NULL)
{
SLTNode* newnode = CreatSLTnode(x);
pos->next = newnode;
}
else
{
SLTNode* newnode = CreatSLTnode(x);
newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;
}
}
//删除pos位置的值
void SLTPop(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{
assert(pphead);
assert(*pphead);
assert(pos);
//只有一个节点
if ((*pphead)->next == NULL)
{
*pphead = NULL;
return;
}
if (pos->next == NULL)
{
SLTNode* tail = *pphead;
while (tail->next->next != NULL)
{
tail = tail->next;
}
free(tail->next);
tail->next = NULL;
return;
}
else
{
SLTNode* tail = *pphead;
while (tail->next != pos)
tail = tail->next;
tail->next = pos->next;
free(pos);
pos = NULL;
}
}
void SLTPrint(SLTNode* phead)
{
SLTNode* cur = phead;
while (cur != NULL)
{
printf("%d ", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("\n");
}
void SLTDestroy(SLTNode** pphead)
{
SLTNode* cur = *pphead;
while (cur != NULL)
{
SLTNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = NULL;
cur = next;
}
*pphead = NULL;
}
test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"Slist.h"
int main()
{
SLTNode* Slist = NULL;
printf("原数据:");
SLTPushBack(&Slist, 1);
SLTPushBack(&Slist, 2);
SLTPushBack(&Slist, 3);
SLTPushBack(&Slist, 4);
SLTPushBack(&Slist, 5);
SLTPushBack(&Slist, 6);
SLTPrint(Slist);
printf("头插:");
SLTPushFront(&Slist, 7);
SLTPrint(Slist);
printf("尾插:");
SLTPushBack(&Slist, 8);
SLTPrint(Slist);
printf("头删:");
SLTPopFront(&Slist);
SLTPrint(Slist);
printf("尾删:");
SLTPopBack(&Slist);
SLTPrint(Slist);
printf("在pos的位置插入:");
SLTNode* pos1 = SLTFind(Slist, 3);
if (pos1!=NULL)
{
SLTInsert(&Slist, pos1, 20);
SLTPrint(Slist);
}
printf("在pos的位置之后插入:");
SLTNode* pos2 = SLTFind(Slist, 3);
if (pos2 != NULL)
{
SLTInsertAfter(&Slist, pos1, 30);
SLTPrint(Slist);
}
printf("删除指定位置:");
SLTNode* pos3 = SLTFind(Slist, 3);
if (pos3!= NULL)
{
SLTPop(&Slist, pos3);
SLTPrint(Slist);
}
SLTDestroy(&Slist);
return 0;
}
测试结果
文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-465532.html
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