一.链表的概念和结构
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
链表其实有很多种类: 1.单向 双向 2.带头 不带头 3.循环 不循环 其中共能组合出8种形式的链表; 这篇文章讲的是结构最简单的链表,也就是单向不带头不循环链表,即单链表。
单链表中的元素称为节点,节点有一个数据data,还有一个结构体指针next 存储下一个节点的地址,最后一个节点的next是NULL。
二.单链表的逻辑结构和物理结构
1.逻辑结构
2.物理结构
三.结构体的定义
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typedef int SLdatatype; //对数据类型重定义,方便后续更改
typedef struct SListNode
{
SLdatatype data;
struct SListNode* next;
}SLNode;
四.增加
1.尾插 SListpushback
想要实现尾插,就要先找到尾节点,但要注意,当链表是空时,就没有尾节点,这个时候直接插入就行了; 我们可以申请一个新的节点newnode,然后插入链表中,由于尾插和头插都需要申请新的节点,所以我们可以将这封装成一个函数; 注意,不管是尾插还是头插,最后都会使链表发生改变,所以我们要传二级指针进去。
找尾节点时,while里的循环条件要写成 tail->next !=NULL 请看逻辑结构:
申请新节点 BuySListNode
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SLNode* BuySListNode(SLdatatype x)
{
SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(newnode);
newnode->data = x; //x是要插入的数据
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
尾插 SListpushback
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void SListpushback(SLNode** pphead,SLdatatype x) //注意传的是二级指针
{
SLNode* newnode = BuySListNode(x);
if (*pphead == NULL) //判断链表是否为空
{
*pphead = newnode;
}
else
{
SLNode* tail = *pphead; //寻找尾节点
while (tail->next != NULL) //注意这里不能写成 while(tail!=NULL)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;
}
}
2.头插 SListpushfront
头插时只需让新节点的 next 指向旧的头节点,然后再把 newnode 赋给头节点,使之成为新的头节点,即使是空表也没关系,newnode 会直接成为头节点。
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void SListpushfront(SLNode** pphead, SLdatatype x)
{
SLNode* newnode = BuySListNode(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
五.删除
1.尾删 SListpopback
尾删前,我们需要判断: 1.若为空表,则直接结束函数; 2.若链表中只有一个节点,则直接 free 头节点,然后置为NULL; 3.寻找尾节点 tail 和尾节点的前一个节点 pre ,因为我们释放掉尾节点后,pre就成为了新的尾节点,而尾节点的 next 是 NULL ,所以我们需要找到尾节点的前一个节点。 找尾的方法和之前的一样。
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void SListpopback(SLNode** pphead)
{
if (*pphead == NULL)
{
return;
}
else if ((*pphead)->next == NULL) //注意这里因为优先级的问题,*pphead 要打括号
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
else
{
SLNode* pre = NULL;
SLNode* tail = *pphead;
while (tail->next != NULL)
{
pre = tail; //记录 tail 的前一个节点
tail = tail->next;
}
pre->next = NULL; //next 置为NULL
}
}
2.头删 SListpopfront
在头删前: 1.判断是否为空表; 2.定义一个 next 用来保存头节点中的 next ,释放完后,这个 next 就成为了新的头节点。
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void SListpopfront(SLNode** pphead)
{
if (*pphead == NULL)
{
return;
}
else
{
SLNode* next = (*pphead)->next;
free(*pphead);
*pphead = next;
}
}
六.查找 插入 释放 打印
1.查找 SListfind
在插入和释放前,都需要调用 find 函数,来找到希望插入或是释放的位置。
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SLNode* SListfind(SLNode* phead, SLdatatype x)
{
SLNode* pos = phead;
while (pos)
{
if (pos->data == x)
{
return pos;
}
pos = pos->next;
}
}
2.插入 SListinsert
如果是链表中只有一个节点,就变成了头插,只需要调用头插函数就行了,如果是空表也不用担心,可以设置成不调用函数; 在插入前,需要找到指定位置 pos 的前驱 pre, 使pre->next=newnode , newnode->next=pos 如图所示,假设在3的前一个位置插入数据:
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void SListinsert(SLNode** pphead, SLNode* pos,SLdatatype x)
{
SLNode* newnode = BuySListNode(x);
if (pos->next == NULL)
{
SListpushfront(pphead, x);
}
else
{
SLNode* pre = *pphead;
while (pre->next != pos)
{
pre = pre->next;
}
pre->next = newnode;
newnode->next = pos;
}
}
3.释放 SListerase
释放前: 1.如果只有一个节点,则直接释放头节点,再置为空即可; 2.如果不止一个节点,还需找到要释放的位置的前一个节点 pre ,将 pre 的 next 指向 pos 的next,然后再释放; 如图所示,假设要释放掉3这个节点:
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void SListerase(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLdatatype x)
{
if (pos->next == NULL)
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
else
{
SLNode* pre = *pphead;
while (pre->next !=pos)
{
pre = pre->next;
}
pre->next = pos->next;
free(pos);
}
}
4.打印 SListprint
虽然可以直接用头节点 phead 遍历,但博主还是推荐定义一个新的结构体指针 cur ,把phead 的值赋给 cur ,会显得更优雅; 注意这里的 while 里的式子要写成 cur ,如果 写成 cur->next ,那么最终打印出来的结果会少一个节点的数据。
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void SListprint(SLNode* phead)
{
SLNode* cur = phead;
while (cur != NULL)
{
printf("%d->", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("NULL\n");
}
七.源码
1.SList.h
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
typedef int SLdatatype;
typedef struct SListNode
{
SLdatatype data;
struct SListNode* next;
}SLNode;
void SListprint(SLNode* phead); //打印
void SListpushback(SLNode** pphead,SLdatatype x); //尾插
void SListpushfront(SLNode** pphead, SLdatatype x); //头插
void SListpopfront(SLNode** pphead); //头删
void SListpopback(SLNode** pphead); //尾删
SLNode* SListfind(SLNode* phead,SLdatatype x); //查找
void SListinsert(SLNode** pphead, SLNode* pos,SLdatatype x); //插入
void SListerase(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLdatatype x); //释放
2.SList.c
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include "SList.h"
void SListprint(SLNode* phead)
{
SLNode* cur = phead;
while (cur != NULL)
{
printf("%d->", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("NULL\n");
}
SLNode* BuySListNode(SLdatatype x)
{
SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
assert(newnode);
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
void SListpushback(SLNode** pphead,SLdatatype x)
{
SLNode* newnode = BuySListNode(x);
if (*pphead == NULL)
{
*pphead = newnode;
}
else
{
SLNode* tail = *pphead; //寻找尾节点
while (tail->next != NULL)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;
}
}
void SListpushfront(SLNode** pphead, SLdatatype x)
{
SLNode* newnode = BuySListNode(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
void SListpopfront(SLNode** pphead)
{
if (*pphead == NULL)
{
return;
}
else
{
SLNode* next = (*pphead)->next;
free(*pphead);
*pphead = next;
}
}
void SListpopback(SLNode** pphead)
{
if (*pphead == NULL)
{
return;
}
else if ((*pphead)->next == NULL)
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
else
{
SLNode* pre = NULL;
SLNode* tail = *pphead;
while (tail->next != NULL)
{
pre = tail;
tail = tail->next;
}
pre->next = NULL;
}
}
SLNode* SListfind(SLNode* phead, SLdatatype x)
{
SLNode* pos = phead;
while (pos)
{
if (pos->data == x)
{
return pos;
}
pos = pos->next;
}
}
void SListinsert(SLNode** pphead, SLNode* pos,SLdatatype x)
{
SLNode* newnode = BuySListNode(x);
if (pos->next == NULL)
{
SListpushfront(pphead, x);
}
else
{
SLNode* pre = *pphead;
while (pre->next != pos)
{
pre = pre->next;
}
pre->next = newnode;
newnode->next = pos;
}
}
void SListerase(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLdatatype x)
{
if (pos->next == NULL)
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
else
{
SLNode* pre = *pphead;
while (pre->next !=pos)
{
pre = pre->next;
}
pre->next = pos->next;
free(pos);
}
}
3.test.c
博主写的主函数只是用来测试单链表的,写起主函数来也不难,大家可以自行编写。
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#include "SList.h"
void testSList1()
{
SLNode* plist = NULL;
SListpushback(&plist,1);
SListpushback(&plist,2);
SListpushback(&plist,3);
SListpushback(&plist,4);
SListprint(plist);
SListpushfront(&plist, 0);
SListprint(plist);
SListpopfront(&plist);
SListpopfront(&plist);
SListpopfront(&plist);
SListprint(plist);
SListpopback(&plist);
SListpopback(&plist);
SListpopback(&plist);
SListprint(plist);
}
void testSList2()
{
SLNode* plist = NULL;
SListpushback(&plist, 1);
SListpushback(&plist, 2);
SListpushback(&plist, 3);
SListpushback(&plist, 4);
SLNode* pos = SListfind(plist, 3);
if (pos)
{
SListinsert(&plist,pos, 20);
SListprint(plist);
}
pos = SListfind(plist, 2);
if (pos)
{
SListerase(&plist,pos,2);
SListprint(plist);
}
}
int main()
{
//testSList1();
testSList2();
return 0;
}
八.单链表的一些问题
在单链表中,要想找到某一个数据,就需要从头节点开始,所以单链表是非随机存取的存储结构,且要想对单链表进行一些操作,总是要找到前驱节点,有时还需判断一些特殊情况,有什么办法能解决这些问题呢? 博主将在下篇双向带头循环链表中讲解,敬情期待~