【数据结构】链表的大概认识及单链表的实现

目录

一、链表的概念及结构

二、链表的分类

三、单链表的实现

建立链表的节点:

尾插——尾删: 

头插——头删:

查找:

指定位置之后删除——插入:

指定位置之前插入——删除指定位置:

销毁链表:

打印:

四、链表面试题

五、总体代码


一、链表的概念及结构

概念: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 。

二、链表的分类

实际中链表的结构非常多样,以下情况组合起来就有 8 种链表结构:
1. 单向或者双向
2. 带头或者不带头

3. 循环或者非循环

虽然有这么多的链表的结构,但是我们实际中最常用还是两种结构:

1. 无头单向非循环链表: 结构简单 ,一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为 其他数据结 构的子结构 ,如哈希桶、图的邻接表等等。另外这种结构在 笔试面试 中可能出现比较多。
2. 带头双向循环链表: 结构最复杂 ,一般用在单独存储数据。实际中使用的链表数据结构,都是带头双向循环链表。另外这个结构虽然结构复杂,但是使用代码实现以后会发现结构会带来很多优势,实现反而简单了。

三、单链表的实现

建立链表的节点:

链表中的节点结构体大概有这些内容:节点数据,下一个节点的地址

typedef int SLTDateType;
typedef struct SListNode
{SLTDateType data;struct SListNode* next;
}SListNode;

尾插——尾删: 

不管是尾插还头插还是任意位置插入,我们都需要先创建一个新节点

尾插和尾删都需要注意一些点:

用二级指针接收:

因为我们这个是无头的链表,在链表没有一个节点的时候,我们需要创建一个节点。然后将链表的头指向这个新节点,这个时候就涉及到需要修改一级结构体的一级指针。一级指针类型的变量需要修改的话,就要用到二级指针。

尾插:是否链表一个数据都没有,这个时候我们要特殊处理一下,检查链表有效性

尾删:是否链表只有一个数据 ,检查是否有数据可以删除,检查链表有效性

// 动态申请一个节点
SListNode* BuySListNode(SLTDateType x)
{SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail");}newnode->data = x;newnode->next = NULL;return newnode;
}
// 单链表尾插
void SListPushBack(SListNode** pplist, SLTDateType x)
{assert(pplist);SListNode* newnode = BuySListNode(x);if (*pplist == NULL){*pplist = newnode;return;}//找尾巴SListNode* tail = *pplist;while (tail->next != NULL)tail = tail->next;tail->next = newnode;
}
// 单链表的尾删
void SListPopBack(SListNode** pplist)
{assert(pplist);assert(*pplist);//有数据才能删,没有数据不删,至少有一个及其以上节点if ((*pplist)->next == NULL){free(*pplist);*pplist = NULL;}else{//找尾巴SListNode* prev = NULL;SListNode* tail = *pplist;while (tail->next != NULL){prev = tail;tail = tail->next;}free(tail);prev->next = NULL;}
}

头插——头删:

 头插和头删在链表中还是比较简单,一个是把头节点保存起来,另一个是头节点的下一个节点保存起来,然后进行删除就行了。

头插:注意需要检查链表有效性

头删:注意这里需要检查数据个数,有数据才能删除;

// 单链表的头插
void SListPushFront(SListNode** pplist, SLTDateType x)
{assert(pplist);SListNode* newnode = BuySListNode(x);newnode->next = *pplist;*pplist = newnode;
}
// 单链表头删
void SListPopFront(SListNode** pplist)
{assert(pplist);assert(*pplist);SListNode* next = (*pplist)->next;free(*pplist);*pplist = next;
}

查找:

通过简单遍历就行了,注意返回的是节点的指针;

我们在外面定义的是一个链表节点的指针,打印的时候按照传值的方式传递变量,他会把变量的内容(链表中首节点的地址)拷贝过来,最终返回的也是链表节点的地址

// 单链表查找
SListNode* SListFind(SListNode* plist, SLTDateType x)
{assert(plist);SListNode* cur = plist;while (cur){if (cur->data == x)return cur;cur = cur->next;}return NULL;
}

指定位置之后删除——插入:

注意:写这两个接口,我们首先就要想到的是检查 指定位置的有效性 还有检查 链表有效性

代码还是很简单的,这里的删除要检查是不是最后一个节点

// 单链表在pos位置之后插入x
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDateType x)
{assert(pos);SListNode* newnode = BuySListNode(x);newnode->next = pos->next;pos->next = newnode;
}
// 单链表删除pos位置之后的值void SListEraseAfter(SListNode* pos)
{assert(pos);assert(pos->next);//检查是不是最后一个SListNode* next = pos->next;pos->next = next->next;free(next);
}

指定位置之前插入——删除指定位置:

这两个接口:我们需要像尾插那个样子 遍历找到指定位置前的位置:然后进行插入,删除,同时也要注意检查链表有效性,

注意: 如果链表只有一个位置或者指定位置为第一个节点,那删除就变成了头删,可以复用原来的头删接口。尾删则没有必要,我们已经遍历一遍找到尾了,不需要调用尾删接口再遍历一遍了,直接像尾删一样删除就行了。

// 在pos的前面插入
void SLTInsert(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLTDateType x)
{assert(pphead);assert((!pos&&!(*pphead))||(pos&&(*pphead)))//这里我们让他都为空(头插)或者都不为空//我们想暴露出一个问题,不允许乱位置插入  限定pos一定是有效节点if (pos == *pphead){SListPushFront(pphead, x);return;}SListNode* prev = *pphead;while (prev->next!=pos){prev = prev->next;}SListNode* newnode = BuySListNode(x);newnode->next = pos;prev->next = newnode;
}
// 删除pos位置
void SLTErase(SListNode** pphead, SListNode* pos)
{assert(pphead);assert(*pphead);assert(pos);//这里进行检查pos,必须有这个节点才能删除if (pos == *pphead){SListPopFront(pphead);return;}SListNode* prev = *pphead;while (prev->next != pos){prev = prev->next;}prev->next = pos->next;free(pos);pos = NULL;
}

销毁链表:

这个按照遍历的同时free就行了。

注意:遍历完了,全部空间释放了把链表置空

void SLTDestroy(SListNode** pphead)
{assert(pphead);assert(*pphead);SListNode* cur = *pphead;while (cur){SListNode* next = cur->next;free(cur);cur = next;}*pphead = NULL;
}

打印:

为了好测试写的接口是否正确,我们还是写一个打印接口,方便我们观察:同样的,循环遍历打印就行了;这里不需要检查链表是否为空,空链表也可以打印

// 单链表打印
void SListPrint(SListNode* plist)
{SListNode* cur = plist;while (cur){printf("%d-> ", cur->data);cur = cur->next;}printf("\n");
}

四、链表面试题

1. 删除链表中等于给定值 val 的所有结点。  203. 移除链表元素 - 力扣(LeetCode)
这个题我们找到与 给定值相等的节点和他的前一个节点就可以进行删除了,但是我们要处理两种情况:
1:链表为空
2:需要删除头(需要循环删除,因为有可能连续好几个都需要删)

参考代码: 

struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val) {//处理链表为空if(!head) return NULL;//处理链表第一个就是该删的元素if(head->val==val){while(head&&head->val==val){struct ListNode* next=head->next;free(head);head=next;}}struct ListNode* cur=head;struct ListNode* prev=NULL;while(cur){if(cur->val==val){prev->next=cur->next;free(cur);cur=prev->next;}else{prev=cur;cur=cur->next;}}return head;
}
2. 反转一个单链表。  206. 反转链表 - 力扣(LeetCode)

 这个题,就是一个简单头插就行了

当然我们也可以用三个指针将链表的指向反转(注意检查链表是否为空),这里我们用两种方法实现,两种方法任选其一都能通过,

struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head) {//头插处理// struct ListNode* newhead=NULL;// while(head)// {//     struct ListNode* next=head->next;//     head->next=newhead;//     newhead=head;//     head=next;// }// return newhead;//直接反转if(!head)return head;struct ListNode* n1=NULL,*n2=head,*n3=head->next;while(n2){n2->next=n1;n1=n2;n2=n3;if(n3)n3=n3->next;        }return n1;
}
3. 给定一个带有头结点 head 的非空单链表,返回链表的中间结点。如果有两个中间结点,则返回第二个中间结点。 876. 链表的中间结点 - 力扣(LeetCode)
这个题是一个标准的 快慢指针

值得注意的是:我们判断条件是快指针为NULL或者快指针的下一个节点为NULL,他们在循环中判断的先后为先判断自己再判断下一个,因为先判断下一个的话,有可能出现野指针问题。 

struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head) {//快慢指针法struct ListNode* fast=head;struct ListNode* slow=head;while(fast&&fast->next){fast=fast->next->next;slow=slow->next;}return slow;
}

 4. 输入一个链表,输出该链表中倒数第k个结点。 面试题 02.02. 返回倒数第 k 个节点 - 力扣(LeetCode)

这个题也是一个经典的双指针,可以让快指针先走k次,然后快慢指针同时走,每次走一下:
int kthToLast(struct ListNode* head, int k){struct ListNode* fast=head;struct ListNode* slow=head;while(k--)fast=fast->next;while(fast){fast=fast->next;slow=slow->next;}return slow->val;
}
5. 将两个有序链表合并为一个新的有序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有结点组成的。 21. 合并两个有序链表 - 力扣(LeetCode)

 这个题就要用到并归和尾插了,选择小的尾插到新链表里面,这个尾插是移动他的链表节点到我们新的链表里面。

需要注意的是:1.需要处理空链表情况,一个为空或者两个为空

                         2.处理头节点

 

struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2) {//处理为空的情况  if(!list1)return list2;if(!list2)return list1;struct ListNode* head=NULL;struct ListNode* tail=NULL;while(list1&&list2){if(list1->val<list2->val){struct ListNode* next=list1->next;if(head==NULL)//处理头节点head=tail=list1;else{tail->next=list1;tail=tail->next;tail->next=NULL;//这个可以不处理,后面剩余节点的尾巴也一定是NULL}list1=next;}else{struct ListNode*next=list2->next;if(head==NULL)//处理头节点head=tail=list2;else{tail->next=list2;tail=tail->next;tail->next=NULL;}list2=next;}}if(list1==NULL)//处理剩余未插入的节点tail->next=list2;elsetail->next=list1;return head;
}
6. 编写代码,以给定值 x 为基准将链表分割成两部分,所有小于 x 的结点排在大于或等于 x 的结
点之前 。 链表分割_牛客题霸_牛客网 (nowcoder.com)
这个题呢,我们用把链表分成两条,小于给定值的在一条,大于给定值的在一条,然后在连接起来就行了。
注意:这里我们要用到 带头的单链表,无头的单链表会有很多问题要处理。我们还需要将链表移动后 置空,不然后面连接起来可能会出现很多问题
class Partition {public:ListNode* partition(ListNode* pHead, int x) {ListNode* head1, *tail1, *head2, *tail2;head1 = tail1 = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));//第一条链表head2 = tail2 = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));//第二条链表tail1->next = tail2->next = NULL;while (pHead) {if (pHead->val < x) {ListNode* next = pHead->next;tail1->next = pHead;tail1 = tail1->next;tail1->next = NULL;pHead = next;} else {ListNode* next = pHead->next;tail2->next = pHead;tail2 = tail2->next;tail2->next = NULL;pHead = next;}}tail1->next=head2->next;ListNode* re=head1->next;free(head2);free(head1);return re;}
};

7. 链表的回文结构。OJ链接

这个题,我们需要找到中间节点(先遍历找出节点个数即可找到),然后翻转一半节点到创建的另一个链表当中,然后进行比对即可得到是否为回文结构;
class PalindromeList {
public:bool chkPalindrome(ListNode* A) {if(!A) return true;int count=0;ListNode* cur=A;while(cur){cur=cur->next;count++;}count=(count+1)/2;int i=count;ListNode*head=NULL;while(i--){ListNode*next=A->next;A->next=head;head=A;A=next;}while(head&&A){if(head->val!=A->val)return false;head=head->next;A=A->next;}return true;}
};
8. 输入两个链表,找出它们的第一个公共结点。 160. 相交链表 - 力扣(LeetCode)

这个题我们可以首先想到暴力解法:先在定一条链表中的某个节点,然后再另一个链表中找该节点,如果找到了有返回该节点,不过这样的解法时间复杂度太高了

第二种方法是我们先遍历各自链表,找出其中个数,先让长的那一条链表先走他们的节点个数差,然后两条链表同时遍历,找出相交节点;

struct ListNode *getIntersectionNode(struct ListNode *headA, struct ListNode *headB) {int cnt1=0,cnt2=0;struct ListNode* cur1=headA;while(cur1){cur1=cur1->next;cnt1++;}struct ListNode* cur2=headB;while(cur2){cur2=cur2->next;cnt2++;}if(cur2!=cur1)//如果链表到最后都不相等,说明不相交,没有交点return NULL;//假定A比B长struct ListNode* ha=headA;struct ListNode* hb=headB;if(cnt1<cnt2){ha=headB;hb=headA;}int cnt=abs(cnt1-cnt2);while(cnt--)//让长的先走个数差ha=ha->next;while(ha)//两条链表同时遍历{if(ha==hb)//注意两个节点相等,不是节点值相等  !!!!!!!return ha;ha=ha->next;hb=hb->next;}return NULL;
}

9.给定一个链表,判断链表中是否有环。141. 环形链表 - 力扣(LeetCode)

这是一个经典快慢指针:

bool hasCycle(struct ListNode *head) {struct ListNode* fast=head;struct ListNode* slow=head;while(fast&&fast->next){fast=fast->next->next;slow=slow->next;if(fast==slow)return true;}return false;
}
10.给定一个链表,返回链表开始入环的第一个结点。 如果链表无环,则返回  NULL
142. 环形链表 II - 力扣(LeetCode)

这个题需要我么用到简单的数学知识:

 

struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) {struct ListNode* fast=head;struct ListNode* slow=head;while(fast&&fast->next){fast=fast->next->next;slow=slow->next;if(fast==slow){struct ListNode* cur=head;while(cur!=fast){cur=cur->next;fast=fast->next;}return cur;}}return NULL;
}
11. 给定一个链表,每个结点包含一个额外增加的随机指针,该指针可以指向链表中的任何结点或空结点。 要求返回这个链表的深度拷贝。 138. 随机链表的复制 - 力扣(LeetCode)

这个题我们可以用这个方法: 在原链表中,每个节点都复制一个节点插入在自己的后面

然后进行random处理,如果原节点的random存在,则新节点的random指向原节点的random的下一个。最后,将两条链表分离即可。

struct Node* copyRandomList(struct Node* head) {if(!head) return NULL;struct Node* cur=head;while(cur){struct Node* newnode=(struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));newnode->next=cur->next;newnode->val=cur->val;newnode->random=NULL;cur->next=newnode;cur=newnode->next;}cur=head;while(cur){struct Node* new=cur->next;if(cur->random)new->random=cur->random->next;cur=new->next;}cur=head;struct Node* newhead=cur->next;struct Node* tail=cur->next;while(cur){cur->next=tail->next;cur=cur->next;if(cur)tail->next=cur->next;tail=tail->next;}return newhead;
}

五、总体代码

SList.h

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
// slist.h
typedef int SLTDateType;
typedef struct SListNode
{SLTDateType data;struct SListNode* next;
}SListNode;// 动态申请一个节点
SListNode* BuySListNode(SLTDateType x);
// 单链表打印
void SListPrint(SListNode* plist);
// 单链表尾插
void SListPushBack(SListNode** pplist, SLTDateType x);
// 单链表的头插
void SListPushFront(SListNode** pplist, SLTDateType x);
// 单链表的尾删
void SListPopBack(SListNode** pplist);
// 单链表头删
void SListPopFront(SListNode** pplist);
// 单链表查找
SListNode* SListFind(SListNode* plist, SLTDateType x);
// 单链表在pos位置之后插入x
// 分析思考为什么不在pos位置之前插入?
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDateType x);
// 单链表删除pos位置之后的值
// 分析思考为什么不删除pos位置?
void SListEraseAfter(SListNode* pos);// 在pos的前面插入
void SLTInsert(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLTDateType x);
// 删除pos位置
void SLTErase(SListNode** pphead, SListNode* pos);
void SLTDestroy(SListNode** pphead);

SList.h

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"SList.h"// 动态申请一个节点
SListNode* BuySListNode(SLTDateType x)
{SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail");}newnode->data = x;newnode->next = NULL;return newnode;
}
// 单链表打印
void SListPrint(SListNode* plist)
{assert(plist);SListNode* cur = plist;while (cur){printf("%d-> ", cur->data);cur = cur->next;}printf("\n");
}
// 单链表尾插
void SListPushBack(SListNode** pplist, SLTDateType x)
{assert(pplist);SListNode* newnode = BuySListNode(x);if (*pplist == NULL){*pplist = newnode;return;}//找尾巴SListNode* tail = *pplist;while (tail->next != NULL)tail = tail->next;tail->next = newnode;
}
// 单链表的头插
void SListPushFront(SListNode** pplist, SLTDateType x)
{assert(pplist);SListNode* newnode = BuySListNode(x);newnode->next = *pplist;*pplist = newnode;
}
// 单链表的尾删
void SListPopBack(SListNode** pplist)
{assert(pplist);assert(*pplist);//有数据才能删,没有数据不删if ((*pplist)->next == NULL){free(*pplist);*pplist = NULL;}else{//找尾巴SListNode* prev = NULL;SListNode* tail = *pplist;while (tail->next != NULL){prev = tail;tail = tail->next;}free(tail);prev->next = NULL;}
}
// 单链表头删
void SListPopFront(SListNode** pplist)
{assert(pplist);assert(*pplist);SListNode* next = (*pplist)->next;free(*pplist);*pplist = next;
}
// 单链表查找
//plist是一个变量,保存的是地址,传的时候也是地址,传过去就是将变量里面的地址拷贝一份传过去了
SListNode* SListFind(SListNode* plist, SLTDateType x)
{assert(plist);SListNode* cur = plist;while (cur){if (cur->data == x)return cur;cur = cur->next;}return NULL;
}
// 单链表在pos位置之后插入x
// 分析思考为什么不在pos位置之前插入?
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDateType x)
{assert(pos);SListNode* newnode = BuySListNode(x);newnode->next = pos->next;pos->next = newnode;
}
// 单链表删除pos位置之后的值
// 分析思考为什么不删除pos位置?
void SListEraseAfter(SListNode* pos)
{assert(pos);assert(pos->next);//检查是不是最后一个SListNode* next = pos->next;pos->next = next->next;free(next);
}// 在pos的前面插入
void SLTInsert(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLTDateType x)
{assert(pphead);assert(*pphead);//这里没有检查pos是否为NULL,我认为在最后一个节点之后插入也是可以的if (pos == *pphead){SListPushFront(pphead, x);return;}SListNode* prev = *pphead;while (prev->next!=pos){prev = prev->next;}SListNode* newnode = BuySListNode(x);newnode->next = pos;prev->next = newnode;
}
// 删除pos位置
void SLTErase(SListNode** pphead, SListNode* pos)
{assert(pphead);assert(*pphead);assert(pos);//这里进行检查pos,必须有这个节点才能删除if (pos == *pphead){SListPopFront(pphead);return;}SListNode* prev = *pphead;while (prev->next != pos){prev = prev->next;}prev->next = pos->next;free(pos);pos = NULL;
}
void SLTDestroy(SListNode** pphead)
{assert(pphead);assert(*pphead);SListNode* cur = *pphead;while (cur){SListNode* next = cur->next;free(cur);cur = next;}*pphead = NULL;
}

Test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"SList.h"
void test1()
{SListNode* SL = NULL;SListPushBack(&SL, 1);SListPushBack(&SL, 2);SListPushBack(&SL, 3);SListPushBack(&SL, 4);SListPushBack(&SL, 5);SListPrint(SL);SListPushFront(&SL, 6);SListPushFront(&SL, 7);SListPushFront(&SL, 8);SListPushFront(&SL, 9);SListPushFront(&SL, 10);SListPushFront(&SL, 99);SListPushFront(&SL, 88);SListPushFront(&SL, 77);SListPrint(SL);SListPopBack(&SL);SListPopBack(&SL);SListPopBack(&SL);SListPopBack(&SL);SListPrint(SL);SListPopFront(&SL);SListPopFront(&SL);SListPopFront(&SL);SListPrint(SL);SListInsertAfter(SListFind(SL, 1), 99);SListInsertAfter(SListFind(SL, 10), 99);SListPrint(SL);SListEraseAfter(SListFind(SL, 1));SListEraseAfter(SListFind(SL, 10));//printf("%d\n", SListFind(SL, 1)->data);SListPrint(SL);SLTInsert(&SL, SListFind(SL, 10), 99);SLTInsert(&SL, NULL, 99);SListPrint(SL);SLTErase(&SL, SListFind(SL, 99));SLTErase(&SL, SListFind(SL, 99));SListPrint(SL);SLTDestroy(&SL);}
int main()
{test1();return 0;
}

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Flink-03 Flink Java 3分钟上手 Stream 给 Flink-02 DataStreamSource Socket写一个测试的工具!

代码仓库 会同步代码到 GitHub https://github.com/turbo-duck/flink-demo 当前章节 继续上一节的内容&#xff1a;https://blog.csdn.net/w776341482/article/details/139875037 上一节中&#xff0c;我们需要使用 nc 或者 telnet 等工具来模拟 Socket 流。这节我们写一个 …

36.Http协议的设计与解析

Http协议比Redis协议复杂的多,如果程序员自己去实现,工作量大。 Netty已经把Http协议的编解码器实现好了,只需要简单的配置就可以使用。 做一个http的服务端需要HttpServerCodec。 看它继承的父类: 结合了两个类: HttpRequestDecoder(入站处理器extends Channelnbound…

【网络安全常用术语解读 :什么是0day、1day、nday漏洞】

脆弱性攻击的时间窗被称作脆弱性窗口。通常情况下&#xff0c;一个安全漏洞的时间越久&#xff0c;攻击者就会有更多的机会去攻击它。 2. 0day 漏洞 0天漏洞&#xff0c;也被称作"零日漏洞"&#xff0c;是指尚未由供应商公布的缺陷&#xff0c;表示攻击者已知晓该缺…

FlowUs2024重磅革新预告:RAG技术赋能『问问AI』,笔记变现新纪元等你开启!

&#x1f389; 在FlowUs的广阔天地间&#xff0c;知识的边界被无限拓展&#xff0c;引领着一场场创新与收获的庆典&#xff01;&#x1f680; 随着一年间不断的精进与革新&#xff0c;FlowUs与众多用户并肩前行&#xff0c;在追求极致体验的道路上迈出坚实步伐。步入2024年&am…

WordPress项目教程:自动采集并发布,让你轻松实现网站内容更新

随着互联网的发展&#xff0c;越来越多的人开始关注自己的个人网站&#xff0c;通过网站展示自己的才华、分享知识、推广产品等。然而&#xff0c;个人网站的运营并非易事&#xff0c;尤其是内容更新方面。为了解决这个问题&#xff0c;今天我们将为大家推荐一款WordPress插件主…