【数据结构】—C语言实现单链表（超详细！）

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目录

一、单链表介绍

单链表是什么？

单链表需要实现的基本功能？

单链表的基本结构是怎么样的？

二、总体思路

        结构体定义

        接口函数定义

三、具体每个接口函数的实现

        1、打印

        2、申请新的节点

        3、尾插

        4、头插

        5、尾删

        6、头删

        7、找节点（用于后续的插入以及删除操作）

        8、基于第7小点在pos之前插入x

        9、基于第7小点在pos以后插入x

        10、基于第7小点删除pos位置

        11、基于第7小点删除pos的后一个位置

        12、销毁链表，释放空间

四、总体代码

1、头文件

2、主体函数文件

3、测试用例

一、单链表介绍

单链表是什么？

        单链表是一种常见的数据结构，它由一个个节点组成，每个节点包含一个数据元素和一个指向下一个节点的指针。

单链表需要实现的基本功能？

        基本的操作为：增、删、查、改

        具体为：

1. 插入元素：将新元素插入到链表的指定位置，可以是链表的头部、尾部或中间位置。
2. 删除元素：从链表中删除指定位置的元素。
3. 查找元素：根据给定的值，在链表中查找对应的元素，并返回其位置。
4. 遍历链表：按顺序访问链表中的每个元素。
5. 获取链表长度：获取链表中元素的个数。
6. 判断链表是否为空：判断链表是否为空链表。
7. 清空链表：删除链表中的所有元素，使其成为一个空链表。

单链表的基本结构是怎么样的？

        一张图让你理解

        注：此文实现的是没有带哨兵的单链表

        注意：最后一个节点的next指针指向的是NULL

二、总体思路

        如何实现？按照单链表的基本介绍以及功能来一步一步实现！首先实现什么？->节点！最基本的元素，没有节点之后的都实现不了。接着实现什么？接口！按照功能将每一个接口都写好，以此来保证后续所写功能的连续性。最后，按照接口将每一个功能都实现即可！注意在编写的过程中也要反复的比对接口，及时修改接口的传参或者地址的传递。

        对此节点定义如下：

        结构体定义

typedef int SLTDataType;

typedef struct SListNode
{
	SLTDataType data;
	struct SListNode* next;
}SLTNode;

        int 型 data 用于储存数据，结构体指针型 next 用于指向下一个节点。

        接口函数定义

//打印
void SLTPrint(SLTNode* phead);
//生成新的节点
SLTNode* BuySListNode(SLTDataType x);
//尾插
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
//头插
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
//尾删
void SLTPopBack(SLTNode** pphead);
//头删
void SLTPopFront(SLTNode** pphead);
// 找节点
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x);
// 在pos之前插入x
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x);
// 在pos以后插入x
void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x);
// 删除pos位置
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos);
// 删除pos的后一个位置
void SLTEraseAfter(SLTNode* pos);
//销毁链表
void SLTDestroy(SLTNode** pphead);

       重点：

        此为对本版本单链表的不断优化后得到的接口。其中* phead 存储的是结构体类型的地址，即：他是用于改变结构体内的数据而设置的，* pos也是同理。而重点在于**pphead，他存储的结构体指针的地址，他是用于改变结构体指针的，即改变的是结构体的地址。x则是用于传参，输入需要添加的数据。

        你可能有个疑问，在此处为什么要使用**pphead呢？

        注意看在用到**pphead的函数，其中大多都是插入以及删除的操作，仔细看操作，例如：在插入时指针为空，而申请了新的节点，再将节点的地址替换原来的指针。删除了最后一个节点，将节点制空。即将节点替换为NULL。因此，使用**pphead是有必要的。

三、具体每个接口函数的实现

        1、打印

void SLTPrint(SLTNode* phead)//打印全部节点
{
	SLTNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

        2、申请新的节点

SLTNode* BuySListNode(SLTDataType x)//申请新的节点
{
	SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
}

        3、尾插

void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)//尾插
{
	SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
	//pphead空指针，对地址进行操作
	if(!*pphead)
	*pphead = newnode;
	else//不为空，以下为对结构体进行操作
	{
		SLTNode* dit = *pphead;
		while (dit->next)
		{
			dit = dit->next;
		}
		dit->next = newnode;
	}
}

        4、头插

void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)//头插
{
	SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
	if (!*pphead)//加这个干啥？
	*pphead = newnode;
	else
	{
		newnode->next = *pphead;
		*pphead = newnode;
	}
}

        5、尾删

void SLTPopBack(SLTNode** pphead)//尾删
{
	//判空
	assert(pphead);
	assert(*pphead);//空链表不能删
	//一个节点
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else//多个节点
	{
		SLTNode* tail = *pphead,*ftail=*pphead;
		while (tail->next != NULL)
		{
			ftail = tail;
			tail = tail->next;
		}
		free(ftail->next);
		ftail->next = NULL;
	}
}

        6、头删

void SLTPopFront(SLTNode** pphead)//头删
{
	assert(*pphead);//判空

	SLTNode* newhead = (*pphead)->next;
	free(*pphead);
	*pphead = newhead;
}

        7、找节点（用于后续的插入以及删除操作）

SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)//查找
{
	//判空
	assert(phead);
	//遍历找值
	SLTNode* cur = phead;
	while (cur != NULL)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}

        8、基于第7小点在pos之前插入x

void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)// 在pos之前插入x
{
	assert(pphead);
	assert(pos);

	if (*pphead == pos)
	{
		/*SLTNode* newnode=BuySListNode(x);
		newnode->next = pos;
		*pphead=newnode;*/
		SLTPushFront(pphead, x);
	}
	else
	{
		SLTNode* pre = *pphead;

		/*while (pre != NULL)
		{
			if (pre->next == pos)
			{
				SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
				newnode->next = pos;
				pre->next = newnode;
				
			}
		}*/
		while (pre->next != pos)
		{
			pre = pre->next;
		}
		SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
		newnode->next = pos;
		pre->next = newnode;
	}
}

        9、基于第7小点在pos以后插入x

void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x)// 在pos以后插入x
{
	assert(pos);

	SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}

        10、基于第7小点删除pos位置

void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)// 删除pos位置
{
	assert(pphead);
	assert(pos);
	
	if (*pphead == pos)//在头
	{
		SLTPopFront(pphead);
	}
	else
	{
		SLTNode* dit = *pphead;
		while (dit->next != pos)
		{
			dit = dit->next;
		}
		dit->next = pos->next;
		free(pos);
		//pos=NULL//此为形参无用
	}

}

        11、基于第7小点删除pos的后一个位置

void SLTEraseAfter(SLTNode* pos)// 删除pos的后一个位置
{
	assert(pos);
	assert(pos->next);//检查pos是否为尾结点

	SLTNode* next = pos->next;
	pos->next = next->next;
	free(next);
	next = NULL;
}

        12、销毁链表，释放空间

void SLTDestroy(SLTNode** pphead)
{
	assert(pphead);

	SLTNode* cur = *pphead;
	while (cur)
	{
		SLTNode* next = cur->next;
		free(cur);

		cur = next;
	}
	
	*pphead = NULL;
}

四、总体代码

1、头文件

#pragma once
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 01
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>


typedef int SLTDataType;

typedef struct SListNode
{
	SLTDataType data;
	struct SListNode* next;
}SLTNode;

//打印
void SLTPrint(SLTNode* phead);
//生成新的节点
SLTNode* BuySListNode(SLTDataType x);
//尾插
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
//头插
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
//尾删
void SLTPopBack(SLTNode** pphead);
//头删
void SLTPopFront(SLTNode** pphead);
// 找节点
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x);
// 在pos之前插入x
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x);
// 在pos以后插入x
void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x);
// 删除pos位置
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos);
// 删除pos的后一个位置
void SLTEraseAfter(SLTNode* pos);
//销毁链表
void SLTDestroy(SLTNode** pphead);

2、主体函数文件

#include"SList.h"

SLTNode* BuySListNode(SLTDataType x)//申请新的节点
{
	SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
}

void SLTPrint(SLTNode* phead)//打印全部节点
{
	SLTNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}


void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)//尾插
{
	SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
	//pphead空指针，对地址进行操作
	if(!*pphead)
	*pphead = newnode;
	else//不为空，以下为对结构体进行操作
	{
		SLTNode* dit = *pphead;
		while (dit->next)
		{
			dit = dit->next;
		}
		dit->next = newnode;
	}
}

void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)//头插
{
	SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
	if (!*pphead)//加这个干啥？
	*pphead = newnode;
	else
	{
		newnode->next = *pphead;
		*pphead = newnode;
	}
}

void SLTPopBack(SLTNode** pphead)//尾删
{
	//判空
	assert(pphead);
	assert(*pphead);//空链表不能删
	//一个节点
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else//多个节点
	{
		SLTNode* tail = *pphead,*ftail=*pphead;
		while (tail->next != NULL)
		{
			ftail = tail;
			tail = tail->next;
		}
		free(ftail->next);
		ftail->next = NULL;
	}
}

void SLTPopFront(SLTNode** pphead)//头删
{
	assert(*pphead);//判空

	SLTNode* newhead = (*pphead)->next;
	free(*pphead);
	*pphead = newhead;
}

SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)//查找
{
	//判空
	assert(phead);
	//遍历找值
	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)// 在pos之前插入x
{
	assert(pphead);
	assert(pos);

	if (*pphead == pos)
	{
		/*SLTNode* newnode=BuySListNode(x);
		newnode->next = pos;
		*pphead=newnode;*/
		SLTPushFront(pphead, x);
	}
	else
	{
		SLTNode* pre = *pphead;

		/*while (pre != NULL)
		{
			if (pre->next == pos)
			{
				SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
				newnode->next = pos;
				pre->next = newnode;
				
			}
		}*/
		while (pre->next != pos)
		{
			pre = pre->next;
		}
		SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
		newnode->next = pos;
		pre->next = newnode;
	}
}

void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x)// 在pos以后插入x
{
	assert(pos);

	SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}

void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)// 删除pos位置
{
	assert(pphead);
	assert(pos);
	
	if (*pphead == pos)//在头
	{
		SLTPopFront(pphead);
	}
	else
	{
		SLTNode* dit = *pphead;
		while (dit->next != pos)
		{
			dit = dit->next;
		}
		dit->next = pos->next;
		free(pos);
		//pos=NULL//此为形参无用
	}

}

void SLTEraseAfter(SLTNode* pos)// 删除pos的后一个位置
{
	assert(pos);
	assert(pos->next);//检查pos是否为尾结点

	SLTNode* next = pos->next;
	pos->next = next->next;
	free(next);
	next = NULL;
}

void SLTDestroy(SLTNode** pphead)
{
	assert(pphead);

	SLTNode* cur = *pphead;
	while (cur)
	{
		SLTNode* next = cur->next;
		free(cur);

		cur = next;
	}
	
	*pphead = NULL;
}

3、测试用例

#include"SList.h"

void text()
{
	SLTNode* plist = NULL;
	SLTPushFront(&plist, 10);
	SLTPushFront(&plist, 20);
	SLTPushFront(&plist, 30);
	SLTPushBack(&plist, 1);
	SLTPushBack(&plist, 2);
	SLTPushBack(&plist, 3);
	SLTPrint(plist);
	SLTPopBack(&plist);
	SLTPrint(plist);
	SLTPopFront(&plist);
	SLTPrint(plist);
	
	SLTNode* p = SLTFind(plist, 10);//把找到的地址给p
	SLTInsert(&plist, p, 100);
	SLTPrint(plist);
	SLTInsertAfter(p, 200);
	SLTPrint(plist);
	SLTErase(&plist, p);
	SLTPrint(plist);
	SLTNode* pp = SLTFind(plist, 100);
	SLTEraseAfter(pp);
	SLTPrint(plist);
	SLTDestroy(&plist);
}

int main()
{
	
	text();
	return 0;
}

        测试结果：

                感谢你耐心的看到这里ღ( ´･ᴗ･` )比心，如有哪里有错误请踢一脚作者o(╥﹏╥)o！ 

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