【数据结构】——单链表（增删查改）

 

目录

前言：

一：单链表的特点

​编辑 二：单链表实现

单链表定义

2.1申请节点（初始化）

2.2单链表尾插 

​编辑 2.3单链表打印

2.4单链表头插

 2.5单链表尾删

2.6单链表头删

 2.7单链表查找

2.8在目标位置后面插入

 2.9删除目标位置后面的值

 2.10在目标位置前插入

2.11删除目标位置

2.12单链表销毁

总代码

test.c

SList.c

SList.h 

前言：

因为顺序进行插入删除时，有时候需要移动大量数据，造成不便，影响了运行效率。这时候引出了它的黄金搭档 单链表；

单链表：通过一组任意的存储单元来存储线性表中的数据元素，不需要使用地址连续的存储单元，因此它不要求在逻辑上相邻的两个元素在物理位置上也相邻。

一：单链表的特点

  1. 单链表不要求逻辑上相邻的两个元素在物理位置上也相邻，因此不需要连续的存储空间。
  2. 单链表是非随机的存储结构，即不能直接找到表中某个特定的结点。查找某个特定的结点时，需要从表头开始遍历，依次查找。
  3. 优点：支持动态内存分配。由于单链表不需要预先分配一段连续的空间，因此可以根据实际需求动态地申请、释放节点空间，避免浪费内存。支持高效的插入、删除操作。由于单链表中的节点是通过指针相连的，因此在插入、删除一个节点时，只需要修改其前驱节点或后继节点的指针即可，时间复杂度为O ( 1 )
  4. 缺点：不支持随机访问。由于单链表中的节点不是连续存储的，因此不能像数组一样通过下标来直接访问一个元素，需要从头节点开始遍历整个链表才能访问任意位置的元素。

 二：单链表实现

单链表定义

每个链表结点，除了存放元素自身的信息外，还需要存放一个指向其后继的指针

单链表功能实现中，需要考虑三种情况：链表为空，一个节点，多个节点

typedef int SLNDatatype;typedef struct SListNode //定义单链表结点类型
{struct SListNode* next;    //数据域，可以是别的各种数据类型SLNDatatype val;    //指针域}SLNode;

2.1申请节点（初始化）

malloc出来一块地址，将有效值赋给val，next给NULL

malloc动态开辟的地址，在程序结束前，都需要进行free释放；

然会该节点的地址

//申请一个节点
SLNode* CreateNode(SLNDatatype x)
{SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail");exit(-1);}newnode->val = x;newnode->next = NULL;return newnode;
}

2.2单链表尾插 

我们需要改变该链表，传的是地址，形参接受应该为二级指针；

单链表功能实现中，需要考虑三种情况：链表为空，一个节点，多个节点

如果是空，直接将新节点赋给第一个节点

如果是一个及以上节点，找到链表尾部后，指针域next链接新节点数据域data

// 单链表尾插
void SListPushBack(SLNode** pplist, SLNDatatype x)
{assert(pplist);SLNode* newnode = CreateNode(x);if (*pplist == NULL){*pplist = newnode;}else{//找尾SLNode* tail = *pplist;while (tail->next != NULL){tail = tail->next;}tail->next = newnode;}
}

 2.3单链表打印

在【C】系列中，讲过结构体不管是修改还是打印，最好都传地址来操作，这样不需要额外开辟空间

assert（）：

断言判断中，其实pplist这个不会为NULL，因为*pplist是地址，哪怕这个地址指向的也是NULL，但是该pplist不为NULL；

assert（）：

断言是判断不允许为NULL的情况，比如链表为空，还要删除的这类情况；

在打印中：

将下一个地址赋给当前地址，进行遍历操作，和之前的自增++这类不同，因为链表空间不是连续存放的

//打印单链表
void SListPrint(SLNode** pplist)
{assert(pplist);SLNode* cur = *pplist;//遍历打印while (cur){printf("%d->", cur->val);cur = cur->next;}printf("NULL\n");
}

2.4单链表头插

头部插入不管是空链表还是多个节点，将新链表链接到第一个节点即可

// 单链表的头插
void SListPushFront(SLNode** pplist, SLNDatatype x)
{assert(pplist);SLNode* phead = *pplist;SLNode* newnode = CreateNode(x);newnode->next = *pplist;*pplist = newnode;
}

 

 2.5单链表尾删

需要考虑两种情况

一个节点：将该节点删除释放即可；

两个及以上节点：循环找到下下个节点为空的节点，将其删除释放；

        也可以定义一个指针 prev:该指针作用是 当cur的下一个节点不等于空时， 记录此位置，如此循环直到找到下一个节点为空，将其cur释放删除，再将prev定义为新的尾，next置NULL；

// 单链表的尾删
void SListPopBack(SLNode** pplist)
{assert(pplist);assert(*pplist);SLNode* cur = *pplist;//1.一个节点if ((*pplist)->next == NULL){free(*pplist);*pplist = NULL;}//2.一个以上的节点else{// 找尾/*SLNode* prev = NULL;SLNode* tail = *pphead;while (tail->next != NULL){prev = tail;tail = tail->next;}free(tail);tail = NULL;prev->next = NULL;*/while (cur->next->next != NULL){cur = cur->next;}free(cur->next);cur->next = NULL;}
}

 

2.6单链表头删

检查断言后，记录第一个节点位置，将第二个节点赋给第一个节点，再释放记录的位置；

可满足一个节点和多个节点

// 单链表头删
void SListPopFront(SLNode** pplist)
{assert(pplist);assert(*pplist);SLNode* cur = *pplist;*pplist = (*pplist)->next;free(cur);cur = NULL;
}

 

 2.7单链表查找

查找单链表是否存在此val，存在返回该指针，不存在返回null;

需要注意的是返回的是该指针，而不是该值；后面功能用指针传递更好，在C++库中也是这样定义的，我们可以统一

// 单链表查找
SLNode* SListFind(SLNode* plist, SLNDatatype x)
{assert(plist);SLNode* cur= plist;while (cur)	//遍历查找{	if (cur->val == x){return cur;}else{cur= cur->next;}}return NULL;
}

2.8在目标位置后面插入

创建新节点空间后，将newnode链接到原链表尾，这里需要顺序关系，先链接尾部，再将newnode地址链接到原链表尾部


// 单链表在pos位置之后插入x
void SListInsertAfter(SLNode* pos, SLNDatatype x)
{assert(pos);SLNode* newnode = CreateNode(x);newnode->next = pos->next;pos->next = newnode;
}

 

 2.9删除目标位置后面的值

删除pos后面，将pos的next记录，再将链表跨过链接，释放记录值

// 单链表删除pos位置之后的值
void SListEraseAfter(SLNode* pos)
{assert(pos);pos位置后还有两个及以上值//if (pos->next->next != NULL)//{//	SLNode* cur = pos->next;	//cur是要删除的位置//	SLNode * next = pos->next->next;	//pos链接下一个位置//	//	pos->next = next;//	free(cur);//	cur = NULL;//}pos位置后只有一个或者没有值//else//{//	free(pos->next);//	pos->next = NULL;//}SLNode* cur = pos->next;pos->next = pos->next->next;free(cur);cur = NULL;}

 

 2.10在目标位置前插入

精确断言判定后，分成两种情况；

pos为第一个节点：       该操作类似 单链表头插入，调用该函数即可；

pos在链表其他位置：先循环next找，与上同理，注意链接的先后顺序；

这里其实还有一种方式，就是将新节点插入到pos位置后，然后将pos的val值和newnode的val值进行交换即可；

// 在pos的前面插入
void SLTInsert(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLNDatatype x)
{assert(pos);assert(pphead);assert(*pphead);SLNode* cur = *pphead;SLNode* newnode = CreateNode(x);//pos在头节点if (pos == cur){SListPushFront(pphead, x);}while (cur){if (cur->next == pos)	//找到pos位置 前{newnode->next = pos;cur->next = newnode;return;}else{cur = cur->next;}}}

 

2.11删除目标位置

与上同理分两种情况：

pos为第一个节点：类似头删除；

pos在其他位置：记录覆盖即可

// 删除pos位置
void SLTErase(SLNode** pphead, SLNode* pos)
{assert(pos);assert(pphead);assert(*pphead);//SLNode* cur = *pphead;//while (cur)
//{
//	if (pos == cur)
//	{
//		cur = cur->next;
//		free(pos);
//		pos = NULL;
//		return;
//	}
//	if (cur->next == pos)
//	{
//		cur->next = cur->next->next;
//		free(pos);
//		pos = NULL;
//		return;
//	}
//	else
//	{
//		cur = cur->next;
//	}
//}if (pos == *pphead){//头删SListPopFront(pphead);}else{while (cur->next != pos){cur = cur->next;}cur->next = cur->next->next;free(pos);pos = NULL;}	
}

 

2.12单链表销毁

因为链表是动态开辟空间，在最后需要释放置NULL；

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

总代码

test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"SList.h"void test1()
{SLNode* s = NULL;SListPushBack(&s, 1);SListPushBack(&s, 2);SListPushBack(&s, 3);SListPrint(&s);SListPushFront(&s, 5);SListPrint(&s);
}void test2()
{SLNode* s = NULL;SListPushBack(&s, 1);SListPushBack(&s, 2);SListPushBack(&s, 3);SListPrint(&s);SListPopBack(&s);SListPrint(&s);SListPopFront(&s);SListPrint(&s);SListPopFront(&s);SListPrint(&s);
}void test3()
{SLNode* s = NULL;SListPushBack(&s, 1);SListPushBack(&s, 2);SListPushBack(&s, 3);SListPrint(&s);SLNode* pos = SListFind(s, 1);SListInsertAfter(pos, 4);SListPrint(&s);
}void test4()
{SLNode* s = NULL;SListPushBack(&s, 1);SListPushBack(&s, 2);SListPushBack(&s, 3);SListPushBack(&s, 4);SListPushBack(&s, 5);SListPrint(&s);SLNode* pos = SListFind(s, 2);SListEraseAfter(pos);SListPrint(&s);}void test5()
{SLNode* s = NULL;SListPushBack(&s, 1);SListPushBack(&s, 2);SListPushBack(&s, 3);SListPrint(&s);SLNode* pos = SListFind(s, 2);SLTInsert(&s,pos,6);SListPrint(&s);SLTErase(&s,pos);SListPrint(&s);}
int main()
{//test1();//test2();//test3();//test4();test5();return 0;
}

SList.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"SList.h"//申请一个节点
SLNode* CreateNode(SLNDatatype x)
{SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail");exit(-1);}newnode->val = x;newnode->next = NULL;return newnode;
}// 单链表尾插
void SListPushBack(SLNode** pplist, SLNDatatype x)
{assert(pplist);SLNode* newnode = CreateNode(x);if (*pplist == NULL){*pplist = newnode;}else{//找尾SLNode* tail = *pplist;while (tail->next != NULL){tail = tail->next;}tail->next = newnode;}
}//打印单链表
void SListPrint(SLNode** pplist)
{assert(pplist);SLNode* cur = *pplist;//遍历打印while (cur){printf("%d->", cur->val);cur = cur->next;}printf("NULL\n");
}// 单链表的头插
void SListPushFront(SLNode** pplist, SLNDatatype x)
{assert(pplist);SLNode* phead = *pplist;SLNode* newnode = CreateNode(x);newnode->next = *pplist;*pplist = newnode;
}// 单链表的尾删
void SListPopBack(SLNode** pplist)
{assert(pplist);assert(*pplist);SLNode* cur = *pplist;//1.一个节点if ((*pplist)->next == NULL){free(*pplist);*pplist = NULL;}//2.一个以上的节点else{// 找尾/*SLNode* prev = NULL;SLNode* tail = *pphead;while (tail->next != NULL){prev = tail;tail = tail->next;}free(tail);tail = NULL;prev->next = NULL;*/while (cur->next->next != NULL){cur = cur->next;}free(cur->next);cur->next = NULL;}
}// 单链表头删
void SListPopFront(SLNode** pplist)
{assert(pplist);assert(*pplist);SLNode* cur = *pplist;*pplist = (*pplist)->next;free(cur);cur = NULL;
}// 单链表查找
SLNode* SListFind(SLNode* plist, SLNDatatype x)
{assert(plist);SLNode* cur = plist;while (cur)	//遍历查找{	if (cur->val == x){return cur;}else{cur = cur->next;}}return NULL;
}// 单链表在pos位置之后插入x
void SListInsertAfter(SLNode* pos, SLNDatatype x)
{assert(pos);SLNode* newnode = CreateNode(x);newnode->next = pos->next;pos->next = newnode;
}// 单链表删除pos位置之后的值
void SListEraseAfter(SLNode* pos)
{assert(pos);pos位置后还有两个及以上值//if (pos->next->next != NULL)//{//	SLNode* cur = pos->next;	//cur是要删除的位置//	SLNode * next = pos->next->next;	//pos链接下一个位置//	//	pos->next = next;//	free(cur);//	cur = NULL;//}pos位置后只有一个或者没有值//else//{//	free(pos->next);//	pos->next = NULL;//}SLNode* cur = pos->next;pos->next = pos->next->next;free(cur);cur = NULL;}// 在pos的前面插入
void SLTInsert(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLNDatatype x)
{assert(pos);assert(pphead);assert(*pphead);SLNode* cur = *pphead;SLNode* newnode = CreateNode(x);//pos在头节点if (pos == cur){SListPushFront(pphead, x);}while (cur){if (cur->next == pos)	//找到pos位置 前{SLNode* prev = cur;newnode->next = pos;cur->next = newnode;return;}else{cur = cur->next;}}}// 删除pos位置
void SLTErase(SLNode** pphead, SLNode* pos)
{assert(pos);assert(pphead);assert(*pphead);//SLNode* cur = *pphead;//while (cur)
//{
//	if (pos == cur)
//	{
//		cur = cur->next;
//		free(pos);
//		pos = NULL;
//		return;
//	}
//	if (cur->next == pos)
//	{
//		cur->next = cur->next->next;
//		free(pos);
//		pos = NULL;
//		return;
//	}
//	else
//	{
//		cur = cur->next;
//	}
//}if (pos == *pphead){//头删SListPopFront(pphead);}else{while (cur->next != pos){cur = cur->next;}cur->next = cur->next->next;free(pos);pos = NULL;}	
}void SLTDestroy(SLNode** pphead)
{assert(pphead);SLNode* cur = *pphead;while (cur){SLNode* next = cur->next;free(cur);cur = next;}*pphead = NULL;
}

SList.h 

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>typedef int SLNDatatype;typedef struct SListNode        //链表定义
{struct SListNode* next;SLNDatatype val;}SLNode;// 动态申请一个节点
SLNode* CreateNode(SLNDatatype x);// 单链表尾插
void SListPushBack(SLNode** pplist, SLNDatatype x);//打印单链表
void SListPrint(SLNode** phead);// 单链表的头插
void SListPushFront(SLNode** pplist, SLNDatatype x);// 单链表的尾删
void SListPopBack(SLNode** pplist);// 单链表头删
void SListPopFront(SLNode** pplist);// 单链表查找
SLNode* SListFind(SLNode* plist, SLNDatatype x);// 单链表在pos位置之后插入x
void SListInsertAfter(SLNode* pos, SLNDatatype x);// 单链表删除pos位置之后的值
void SListEraseAfter(SLNode* pos);// 在pos的前面插入
void SLTInsert(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLNDatatype x);// 删除pos位置
void SLTErase(SLNode** pphead, SLNode* pos);//销毁单链表
void SLTDestroy(SLNode** pphead);

以上就是我对单链表的理解和功能实现介绍，身为初学者，作者能力有限，文中不对的地方，需要改进的地方，还望各位指点，感激不尽！！！ 

 

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