单链表的实现（Single Linked List）—直接拿下！

一、单链表的模型

链表也是一种线性表，和我们之前讲过的顺序表属于一个大类。
这是之前有关顺序表的介绍，如果大家有兴趣的话可以点击下面链接。
顺序表的实现
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 。
存储结构（实际存在的）非线性的，逻辑结构（人们想象出来的）是线性的。


注意：pList只是一个指针，它本身不是一个结点。最后一个包含数值4的结点指向的下一个结点的指针就是NULL。
而且这些结点都是从堆上申请而来的，从堆上申请空间，是按照一定策略分配的，两次申请的空间可能连续也可能不连续。

typedef int SLDataType;
typedef struct SLNode
{SLDataType val;struct SLNode* next;
}SL;

二、代码实现，接口函数实现

①初始化

void SLIni(SL** phead)
{assert(phead);*phead = NULL;
}

②打印链表

void SLPrint(SL* phead)
{SL* cur = phead;//我们要养成一个良好的习惯，这样多创建一个变量。while (cur)//注意此处打印，不需要assert断言，//因为空链表也需要打印出一个NULL{printf("%d->", cur->val);cur = cur->next;}printf("NULL\n");
}

相信大家已经发现了我的备注，空链表是什么鬼？不急，大家先来看一下尾插的实现后，我就给大家详细解释一下。

③创建一个结点

SL* SLCreateNode(x)
{SL* newnode = (SL*)malloc(sizeof(SL));if (newnode == NULL){perror("malloc");exit(-1);}newnode->val = x;newnode->next = NULL;return newnode;
}

④尾插

void SLPushBack(SL** phead, SLDataType x)
{assert(phead);SL* newnode = SLCreateNode(x);if (*phead == NULL){*phead = newnode;}else{SL* tail = *phead;while (tail->next != NULL){tail = tail->next;}tail->next = newnode;}
}

相信大家经过尾插后，一下子就看懂了，空链表就是首结点的指针直接指向NULL，而这样的链表在尾插时，我只需要把首结点的指针指向新创建的结点就啦。

⑤尾删

大家先来思考两个问题
1.空结点还能删吗？当然是不能呀，家都没了，就别拆了。
2.一个结点的链表删了之后是不是就只剩一个NULL了？对，所以头结点指针需要改变了，指向NULL。

void SLPopBack(SL** phead)
{assert(phead);assert(*phead);//避免空节点SL* tail = *phead;SL* cur = tail;if (cur->next == NULL)//只有一个结点的链表{free(*phead);*phead = NULL;}else{while (tail->next){cur = tail;tail = tail->next;}free(tail);cur->next = NULL;}
}

相信大家已经看出来了，单链表有几个特殊的情况，也就是空链表和只有一个结点的链表，所以无论大家以后在写代码或者OJ题的过程中，切记要考虑三个情矿，空链表，一个结点和正常多个结点的链表 。

⑥头插

void SLPushFront(SL** phead, SLDataType x)
{assert(phead);SL* newnode = SLCreateNode(x);newnode->next = *phead;*phead = newnode;
}

⑦头删

void SLPopFront(SL** phead)
{assert(phead);assert(*phead);SL* next = (*phead)->next;free(*phead);*phead = next;
}

单链表进行头插、头删真的很方便。

⑧查找结点

SL* SLFind(SL* phead, SLDataType x)
{while (phead){if (phead->val == x){return phead;}phead = phead->next;}return NULL;
}

⑨在pos位置的结点处插入一个新节点（不删除pos结点，在pos结点前插入）

void SLInsert(SL** phead, SLDataType x, SL* pos)//在pos位置之前插入
{//一定要保证pos是链表里的一个有效结点。assert(pos);assert(phead);assert(*phead);if (*phead == pos)//头插需要单独拎出来，要不然这种情况就会被漏掉。{SLPushFront(phead, x);}else{SL* cur = *phead;while (cur->next != pos){cur = cur->next;}SL* newnode = SLCreateNode(x);cur->next = newnode;newnode->next = pos;}
}

⑩删除pos位置的结点。

void SLErase(SL** phead, SL* pos)
{assert(phead);assert(*phead);assert(pos);if (*phead == pos)//头删需要单独拎出来，要不然这种情况会被漏掉。{SLPopFront(phead);}else{SL* cur = *phead;while (cur->next != pos){cur = cur->next;}cur->next = pos->next;free(pos);pos = NULL;}
}

⑪在pos位后面插入

void SLInsertAfter(SLDataType x, SL* pos)
{assert(pos);//这么一步，已经把空链表刨除在外了，//因为严格限制pos必须是链表里的一个有效结点。SL* newnode = SLCreateNode(x);newnode->next = pos->next;pos->next = newnode;
}

这种情况就不需要传头结点指针了，因为在保证pos是链表里的一个有效结点后，不像在pos位置前插入，需要遍历链表，找到pos位前一位的结点，这种情况直接在pos位后面插入就好了。这个是因为受限于单链表的性质，单向走，无法回溯。

⑫删除pos位后面的结点

void SLEraseAfter(SL* pos)
{assert(pos);assert(pos->next);SL* tmp = pos->next;pos->next = tmp->next;free(tmp);tmp = NULL;
}

⑬销毁链表

void SLDestroy(SL** phead)
{assert(phead);SL* cur = *phead;while (cur){SL* next = cur->next;free(cur);cur = next;}*phead = NULL;
}

⑭测试用例

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"SList.h"void test1()
{SL P;SL* p1 = &P;SL** phead = &p1;SLIni(phead);SLPushBack(phead, 1);SLPushBack(phead, 2);SLPushBack(phead, 3);SLPushBack(phead, 4);SLPushBack(phead, 5);SLPrint(p1);SLPopBack(phead);SLPopBack(phead);SLPopBack(phead);SLPopBack(phead);SLPopBack(phead);SLPrint(p1);
}void test2()
{SL P;SL* p1 = &P;SL** phead = &p1;SLIni(phead);SLPushFront(phead, 1);SLPushFront(phead, 2);SLPushFront(phead, 3);SLPushFront(phead, 4);SLPushFront(phead, 5);SLPrint(p1);SLPopFront(phead);SLPopFront(phead);SLPopFront(phead);SLPopFront(phead);SLPopFront(phead);SLPrint(p1);
}void test3()
{SL P;SL* p1 = &P;SL** phead = &p1;SLIni(phead);SLPushBack(phead, 1);SLPushBack(phead, 2);SLPushBack(phead, 3);SLPushBack(phead, 4);SLPushBack(phead, 5);SL* ret = SLFind(p1, 3);SL* ret1 = SLFind(p1, 1);printf("%d\n", ret->val);//SLErase(phead, ret);SLErase(phead, ret1);SLInsert(phead, 100, ret);SLPrint(p1);
}int main()
{//test1();//test2();test3();
}

三、总结

最重要的一点，一定要考虑单链表空链表、一个结点(也包括需要单独考虑尾结点（NULL前的结点）和单独考虑头结点）和正常的情况。初次之外，还有很重要的一点，一定不要对空指针解引用。
单链表在实现头插和头删真的很方便，但是大家相信大家也会发现，实现尾插和尾删，找尾的过程时间复杂度是O(n)。
所以，这就引出我们的神中神链表，双向带头循环链表。
l带头双向循环链表