单链表（增删改查）【超详细】

单链表

1.单链表的存储定义

2.结点的创建

3.链表尾插入结点

4.单链表尾删结点

5.单链表头插入结点

6.单链表头删结点

7.查找元素，返回结点

8.在pos结点前插入一个结点

编辑

9.在pos结点后插入一个结点

10.删除结点

11.删除pos后面的结点

12.修改链表结点的值

13.打印链表

14.销毁链表

线性表的链式存储：链表

前言:

之前介绍过线性表的顺序存储方式：顺序表发现顺序表在插入删除操作需要移动大量元素；当静态顺序表长度变化较大时，难以确定存储空间的容量；造成存储空间的碎片。

数据结构中：

注意这里的是没有哨兵卫的链表。

单链表

1.单链表的存储定义

单链表的存储与顺序表的存储不一样，单链表不仅仅存放数值，还要存放下一个结点的地址

代码

typedef int SLNDataType;typedef struct SListNode 
{SLNDataType val;	//存放单链表的值struct SListNode* next; //存放下一个单链表的地址
}SLNode;

当有了单链表的存储定义，我们就可以对单链表进行存放结点。

2.结点的创建

这里使用malloc函数进行创建

代码

//创建一个结点
SLNode* CreateNode(SLNDataType x) 
{SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));if (newnode == NULL){perror("CreateNode->malloc");exit(-1);}newnode->val = x;  //结点赋值newnode->next = NULL; //结点下一个结点为NULLreturn newnode;
}

3.链表尾插入结点

尾插结点：这里需要考虑两方面。

1、单链表为空，插入结点的情况，这里直接让头指针指向创建的新结点即可。

2、单链表不为空时，例如下图要尾插结点4

这里只需创建一个尾指针tail 遍历到第三个结点,把第三个结点的next 指向第四个结点即可

代码

//尾插结点
void SListPushBack(SLNode** pphead, SLNDataType x) 
{assert(pphead);SLNode* newnode = CreateNode(x);    //创建一个结点if (*pphead == NULL)	//单链表为空直接指向新结点{*pphead = newnode;}else  {SLNode* tail = *pphead;	//定义一个尾指针while (tail->next != NULL)	//找到表尾{tail = tail->next;	//指向下一个结点}//找到表尾后指向新结点即可tail->next = newnode;}
}

注意这里的二级指针。*pphead == phead,指向第一个结点。

4.单链表尾删结点

单链表尾部删除结点：分两种情况。1)只有一个结点的情况 2)多个结的情况

因为平时删除结点，对于单链表，我们需要找到前面的结点。所以这里采取经典的双指针的方法

定义一个指向当前的结点(cur)，一个指向前面的结点(pre)，当遍历到表尾时，释放cur指向的结点后，把pre->next = NULL，这样就完成了尾删一个结点。

但是我们发现只有一个结点时

这里free(cur) ,但是pre指向NULL, 这条语句 pre->next = NULL 就是错的。

当然有些人会可能想到，为什么不让pre也指向第一个结点，如果这样想，这里显然是对free()这知识点模糊不清。因为free(cur) 时第一个结点的内存空间已经释放返还给操作系统了，所以pre此时指向的内存空间，属于访问野指针了。

所以我们对 1)只有一个结点的情况 2)多个结点的情况分别处理

1）一个结点的情况

	if ((*pphead)->next == NULL)  //只有一个结点的情况{free(*pphead);*pphead = NULL;}

2) 多个结点的情况

定义一个指向当前的结点(cur)，一个指向前面的结点(pre)，当遍历到表尾时，释放cur指向的结点后，把pre->next = NULL，这样就完成了尾删一个结点。

		SLNode* cur = *pphead;SLNode* pre = NULL;while (cur->next != NULL){pre = cur;cur = cur->next;}

		free(cur);cur = NULL;pre->next = NULL;

代码

//尾删结点
void SListPopBack(SLNode** pphead) 
{assert(pphead);assert(*pphead); //避免链表为空if ((*pphead)->next == NULL)  //只有一个结点的情况{free(*pphead);*pphead = NULL;}else  //多个结点的情况{SLNode* cur = *pphead;SLNode* pre = NULL;while (cur->next != NULL){pre = cur;cur = cur->next;}free(cur);cur = NULL;pre->next = NULL;}
}

当然上方代码也可以不用定义pre,来实现

//尾删结点
void SListPopBack(SLNode** pphead) 
{assert(*pphead); //避免链表为空if ((*pphead)->next == NULL)  //只有一个结点的情况{free(*pphead);*pphead = NULL;}else  //多个结点的情况{SLNode* cur = *pphead;while (cur->next->next != NULL){cur = cur->next;}free(cur->next);cur->next = NULL;}
}

5.单链表头插入结点

首先创建一个新结点，然后让新结点指向头指针指向的结点，头指针再指向新结点。

注意先后指向的顺序不能变。

代码

//头插结点
void SListPushFront(SLNode** pphead, SLNDataType x) 
{assert(pphead);SLNode* newnode = CreateNode(x);	//创建一个新结点newnode->next = *pphead;	//新结点指向 头指针指向的结点*pphead = newnode;	//再让头指针指向新结点
}

这样就变成

如果指向的顺序变了，那就会出现这种错误

结点的next指向自己,这样是错误的

6.单链表头删结点

单链表头删除结点时，先临时创建一个next指针来指向第一个结点的下一个结点，然后释放第一个结点，再让头指针指向next，这样就完成删除第一个结点。

代码

//头删结点
void SListPopFront(SLNode** pphead) 
{assert(pphead);assert(*pphead);SLNode* next = (*pphead)->next;free(*pphead);*pphead = next;
}

方法二

当然也可以先临时存放第一个结点，让*pphead指向第二个结点，然后再删除第一个结点。

代码

//头删结点
void SListPopFront(SLNode** pphead) 
{assert(pphead);assert(*pphead);SLNode* tmp = *pphead;*pphead = (*pphead)->next;free(tmp);
}

7.查找元素，返回结点

代码

//查找元素，返回结点
SLNode* SListFind(SLNode* phead, SLNDataType x) 
{SLNode* cur = phead;while (cur){if (cur->val == x)return cur;	//查找成功返回当前结点cur = cur->next;}return NULL; //查找失败返回NULL
}

8.在pos结点前插入一个结点

assert(phead&&pos); 这里的意思是避免是空指针的情况

首先，在某结点前插入结点，当在第一个结点前插入结点时，这相当于表头插入结点；当在不是第一个结点前插入结点时，定义一个pre的指针遍历找到pos结点的前一个结点。

代码

//在pos结点前插入一个结点
void SListInsert(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLNDataType x) 
{//避免指针为空assert(pphead);assert(*pphead); assert(pos);if (*pphead == pos){SListPushFront(pphead,x);return;}SLNode* newnode = CreateNode(x);SLNode* pre = *pphead;  //定义一个指向第一个结点的指针while (pre->next != pos){assert(pre);//避免空指针pre = pre->next;}pre->next = newnode;newnode->next = pos;
}

图解

注意更改顺序

上述说的是在有头指针的情况下进行在pos结点前插入一个结点。

题目变形

当在没有给头指针的情况下，在pos的结点前如何插入一个结点？

解析：这里给出一个取巧的方法，即，先在pos后面插入结点，然后再把pos的值和新插入结点的值交换一下。这样就完成了在没有头指针的情况下在pos前插入一个结点。

代码

//在pos结点前插入一个结点
void SListInsert(SLNode* pos, SLNDataType x) 
{//避免指针为空assert(pos);SLNode* newnode = CreateNode(x);//先在pos后插入结点newnode->next = pos->next;pos->next = newnode;//交换两个结点的值SLNDataType tmp = pos->val;pos->val = newnode->val;newnode->val = tmp;
}

图解

9.在pos结点后插入一个结点

这里定义一个指针next用于记录pos后面结点的地址，pos指向newnode, newnode指向next。

代码

//在pos结点后插入结点
void SListInsertAfter(SLNode* pos, SLNDataType x) 
{assert(pos);SLNode* next = pos->next;	//先记录pos后面的结点SLNode* newnode = CreateNode(x);pos->next = newnode;newnode->next = next;
}

也可以这样写,注意顺序，避免指向自己。

代码

//在pos结点后插入结点
void SListInsertAfter(SLNode* pos, SLNDataType x) 
{assert(pos);SLNode* newnode = CreateNode(x);newnode->next = pos->next;pos->next = newnode;
}

10.删除结点

例：删除结点pos, 在只有一个结点中删除结点，在多个结点中删除结点。

在只有一个结点中删除，那就相当于头删结点。

在多个结点中删除结点，那就需要知道被删除结点的前一个结点。这里采用双指针的思想进行删除结点。pre指针负责记录pos的前一个结点，next指针记录pos后面的结点。这样释放pos结点后，pre指向next，就完成了pos结点的删除。

代码

//删除结点pos
void SListErase(SLNode** pphead, SLNode* pos) 
{assert(pphead);assert(pos);assert(*pphead);//pos为第一个结点且是第一个结点if (*pphead == pos){//相当于头删结点SListPopFront(pphead);}else{//在多个结点中删除结点posSLNode* pre = *pphead;SLNode* next = pos->next;while (pre->next != pos){pre = pre->next;}free(pos);pos = NULL;pre->next = next; }}

图解

11.删除pos后面的结点

首先断言一下，避免头指针和pos后面的结点为空。（assert(phead && pos->next);）

代码

//删除pos之后的一个结点
void SListEraseAfter(SLNode* pos) 
{assert(pos);assert(pos->next); //避免为空指针//先使用next记录pos后面的结点SLNode* next = pos->next->next;free(pos->next);pos->next = next;
}

图解

12.修改链表结点的值

代码

//修个pos结点中的值
void SListModify(SLNode* phead, SLNode* pos, SLNDataType x)
{assert(phead&&pos); //避免为空指针SLNode* cur = phead; //cur指向头指针while(cur != pos){cur = cur->next;}cur->val = x; //修个值
}

13.打印链表

代码

//打印结点
void SListPrint(SLNode* phead) 
{SLNode* cur = phead;while (cur){printf("%d->",cur->val);cur = cur->next;}printf("NULL\n");
}

14.销毁链表

这里因为是使用mallco开辟的空间，所以是需要进行手动释放的。

注意：可能是多个结点，也就是开辟了多个不连续内存空间，

所以，首先应该记录被释放结点的下一个结点的地址，避免释放后找不到下一个结点

释放完所有的结点,头指针置为NULL

代码

//销毁链表
void SListDestory(SLNode** pphead) 
{assert(pphead);SLNode* p = *pphead;//注意结点的内存空间的释放，要释放多个while (p) {//首先应该记录被释放结点的下一个结点的地址，避免释放后找不到下一个结点SLNode* tmp = p->next; free(p);p = tmp; //指向下一个结点}//释放完所有的结点,头指针置为NULL*pphead = NULL;
}

总结：

单链表在找出位置的指针后，插入和删除时间复杂度为O(1),

但在查找方面上，单链表的时间复杂度为O(n),

当线性表中的元素个数变化较大或者根本不知道有多大时，最好用单链表结构。