【数据结构与算法】单链表的增删查改（附源码）

C/C++
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2024-04-30
C语言实现三子棋
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【数据结构与算法】顺序表增删查改的实现（动态版本+文件操作）附源码
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标签   数据结构

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

代码语言：javascript

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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

代码语言：javascript

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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

代码语言：javascript

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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。

代码语言：javascript

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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。

代码语言：javascript

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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。

代码语言：javascript

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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。

代码语言：javascript

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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：

代码语言：javascript

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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：

代码语言：javascript

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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。

代码语言：javascript

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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

代码语言：javascript

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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

代码语言：javascript

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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。

代码语言：javascript

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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~
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