目录
概念与结构
结点
链表的性质
链表的打印分析
实现单链表:
创建单链表数据
申请空间
尾插数据
打印
头插数据
尾删
头删
查询数据
指定位置前插入数据
指定位置后插入数据
删除pos节点
删除pos后面的节点
销毁
链表的分类
链表说明:
概念与结构
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。
这个单链表我们需要一个整行或其他类型的存放数据,还有一个结构体指针,结构体指针连接下一个节点。
结点
与顺序表不同的是,链表⾥的每节"⻋厢"都是独⽴申请下来的空间,我们称之为“结点/结点”
结点的组成主要有两个部分:当前结点要保存的数据和保存下⼀个结点的地址(指针变量)。
图中指针变量plist保存的是第⼀个结点的地址,我们称plist此时“指向”第⼀个结点,如果我们希望 plist“指向”第⼆个结点时,只需要修改plist保存的内容为0x0012FFA0。 链表中每个结点都是独⽴申请的(即需要插⼊数据时才去申请⼀块结点的空间),我们需要通过指针 变量来保存下⼀个结点位置才能从当前结点找到下⼀个结点。
链表的性质
1、链式机构在逻辑上是连续的,在物理结构上不⼀定连续
2、结点⼀般是从堆上申请的
3、从堆上申请来的空间,是按照⼀定策略分配出来的,每次申请的空间可能连续,可能不连续
结合前⾯学到的结构体知识,我们可以给出每个结点对应的结构体代码:
假设当前保存的结点为整型:
struct SListNode
{int data; //节点数据struct SListNode* next; //指针变量⽤保存下⼀个节点的地址
};
当我们想要保存⼀个整型数据时,实际是向操作系统申请了⼀块内存,这个内存不仅要保存整型数 据,也需要保存下⼀个节点的地址(当下⼀个节点为空时保存的地址为空)。 当我们想要从第⼀个节点⾛到最后⼀个节点时,只需要在当前节点拿上下⼀个结点的地址就可以了。
链表的打印分析
给定的链表结构中,如何实现结点从头到尾的打印?
思考:当我们想保存的数据类型为字符型、浮点型或者其他⾃定义的类型时,该如何修改?
实现单链表:
创建3个文件,slist.h头文件,slist.c存放函数的文件,test.c测试文件
创建单链表数据
arr用来存放数据,p指向下一个节点
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
typedef int data;
typedef struct slist
{//存放数据data* arr;//指向下一个节点struct slist* p;
}SL;
在测试文件创建链表为NULL
申请空间
接收的是数值,返回的是空间,把arr赋值x,p给空返回add
//申请空间
SL* koj(data x)
{//申请空间SL* add = (SL*)malloc(sizeof(SL));//判断是不是空if (add == NULL){perror("malloc");exit(1);}//把数据赋值给addadd->arr = x;add->p = NULL;//然后返回return add;
}
尾插数据
头文件
使用二级指针接收,直接修改实参。用一级的话还要赋值。
声明尾插的函数,为什么要声明,因为如果我们有很多个函数的话要一个一个找很麻烦,所以声明在头文件,就像我们看书的目录一样方便我们查看有哪些函数。
//尾插
void weic(SL** r, data x);
add接收的新申请的空间
思路:先判断当前r是不是空,是就直接把申请的空间给过去就行了
有空间,把地址给tab循环走到最后一个节点,然后让最后一个节点的指针指向add空间
//尾插
void weic(SL** r, data x)
{assert(r);//申请空间SL* add = koj(x);//判断单链表是不是空if (*r == NULL){//是空就直接赋值*r = add;}//不是空就循环走到tab->p 的null位置,进行连接else{//把r地址给tabSL* tab = *r;while (tab->p){//循环走到tab->p 的null位置,进行连接tab = tab->p;}//把申请的空间和tab->p连接tab->p = add;}
}
打印
打印用一级就行了,我们只是打印数据。
//打印
void day(SL* r);
打印
循环往后打印,最后一个打印NULL
//打印
void day(SL* r)
{SL* add = r;while (add){printf("%d->", add->arr);add = add->p;}printf("NULL\n");
}
SL* add = NULL;//尾插weic(&add, 1);weic(&add, 2);weic(&add, 3);weic(&add, 4);
头插数据
//头插
void toc(SL** r, data x);
思路:申请add空间,add的指针指向头节点*r,把add给*r这样新申请的空间就是头节点了。
//头插
void toc(SL** r, data x)
{assert(r);//申请空间SL* add = koj(x);//把申请空间的add->p指向r的当前地址add->p = *r;//把add的地址给r*r = add;
}
SL* add = NULL;//头插toc(&add, 1);toc(&add, 2);toc(&add, 3);toc(&add, 4);
尾删
//尾删除
void weisc(SL** r);
思路:判断当前节点的下一个节点是不是空,是就说明只有一个节点,直接释放。
循环往后走到最后一个节点,每走一步前保存到tab,就能拿到前一个节点了。
把tab->p赋值为空,释放add空间就可以了。
//尾删除
void weisc(SL** r)
{assert(r && *r);//判断第一个节点的p是不是null,是就直接释放if ((*r)->p == NULL){free(*r);*r = NULL;}else{//这个找后面的节点SL* add = *r;//这个是后面的前一个节点SL* tab = NULL;//循环到后面的节点while (add->p){//把当前节点给tabtab = add;//然后指向下一个节点add = add->p;}//把tab赋值为nulltab->p = NULL;//然后释放add的空间free(add);add = NULL;}
}
我们可以看到尾插1,2,3,4删除了4这个节点
SL* add = NULL;//尾插weic(&add, 1);weic(&add, 2);weic(&add, 3);weic(&add, 4);//尾删weisc(&add);day(add);
头删
//头删除
void tosc(SL** r);
思路:创建add保存头节点,r往后走一步,释放add空间
//头删除
void tosc(SL** r)
{assert(*r);SL* add = *r;*r = (*r)->p;free(add);add = NULL;
}
可以看到我们删了1和2。
SL* add = NULL;//尾插weic(&add, 1);weic(&add, 2);weic(&add, 3);weic(&add, 4);//头删tosc(&add);tosc(&add);day(add);
查询数据
//查询
SL* cx(SL* r,data x);
思路:把r给add,让add循环判断每个节点的arr数据等不等于x,等于直接返回当前节点,不等于返回NULL。
//查询
SL* cx(SL* r, data x)
{SL* add = r;//循环查询while (add){//判断是不是等于xif (add->arr == x){//是就返回当前节点return add;}//指向下一个节点add = add->p;}//没有返回空return NULL;
}
pos接收当前节点,等于空打印没找到,不等于打印找到了。
SL* add = NULL;//尾插weic(&add, 1);weic(&add, 2);weic(&add, 3);weic(&add, 4);day(add);//查询SL* pos = cx(add, 4);if (pos == NULL){printf("没找到\n");}else{printf("找到了\n");}
指定位置前插入数据
//在指定位置前插入数据
void zhidqcr(SL** r, SL* pos, data x);
思路:判断pos等于r就说明在第一个节点或只有一个节点,直接调用头插的函数就行了。
add循环到pos后面,tab->p连接pos,add->p连接tab。
//在指定位置前插入数据
void zhidqcr(SL** r,SL* pos, data x)
{assert(r);assert(pos);//判断是不是在第一个节点if (pos == *r){//是就调用头插toc(r,x);}else{//申请的空间SL* tab = koj(x);SL* add = *r;//循环到节点前面停下while (add->p != pos){add = add->p;}//进行tab->p = pos;add->p = tab;}
}
在3的前面插入了一个数据为99的节点
SL* add = NULL;//尾插weic(&add, 1);weic(&add, 2);weic(&add, 3);weic(&add, 4);//查询SL* pos = cx(add, 3);//if (pos == NULL)//{// printf("没找到\n");//}//else//{// printf("找到了\n");//}zhidqcr(&add, pos, 99);day(add);
指定位置后插入数据
//在指定位置后插入数据
void zhidhcr(SL* pos, data x);
思路:add是新申请的空间,add->p连接pos下一个节点,pos->p连接add。
//指定位置后插入数据
void zhidhcr(SL* pos, data x)
{assert(pos);//申请空间SL* add = koj(x);//把r后面那个节点的地址给新的节点add->p = pos->p;//把新的节点给rpos->p = add;
}
我们可以看到在3后面插入了一个99的节点。
SL* add = NULL;//尾插weic(&add, 1);weic(&add, 2);weic(&add, 3);weic(&add, 4);//查询SL* pos = cx(add, 3);//if (pos == NULL)//{// printf("没找到\n");//}//else//{// printf("找到了\n");//}zhidhcr(pos, 99);
删除pos节点
//删除pos节点
void scpos(SL** r, SL* pos);
思路:判断只有一个节点或等于当前节点,直接释放。
把r给add,让add循环到pos前一个节点,add->p指向pos下一个节点,然后释放pos空间。
//删除pos节点
void scpos(SL** r, SL* pos)
{//我们需要pos前一个节点,和后一个节点连接assert(r && *r);assert(pos);//判断如果(第一个节点等于要删除的节点)直接释放if (*r == pos){free(*r);*r = NULL;}else{SL* add = *r;//循环走到pos节点的后面while (add->p != pos){add = add->p;}//把pos指向的节点,给pos前面的节点(把pos后面的节点和pos前面的节点进行连接)add->p = pos->p;//释放pos空间free(pos);pos = NULL;}
}
我们可以看到3被删除了
SL* add = NULL;//尾插weic(&add, 1);weic(&add, 2);weic(&add, 3);weic(&add, 4);//查询SL* pos = cx(add, 3);//if (pos == NULL)//{// printf("没找到\n");//}//else//{// printf("找到了\n");//}scpos(&add,pos);
删除pos后面的节点
//删除pos后面的节点
void schpos(SL* pos);
思路:把pos下一个节点给add, pos->p指向add下一个节点。释放add空间。
//删除pos后面的节点
void schpos(SL* pos)
{assert(pos&&pos->p);//把pos下一个节点给addSL* add = pos->p;//把add下个节点给pospos->p = add->p;//释放addfree(add);add = NULL;
}
SL* add = NULL;//尾插weic(&add, 1);weic(&add, 2);weic(&add, 3);weic(&add, 4);//查询SL* pos = cx(add, 3);//if (pos == NULL)//{// printf("没找到\n");//}//else//{// printf("找到了\n");//}scpos(&add,pos);day(add);
销毁
//链表销毁
void xiaoh(SL** r);
思路:add循环释放,tab保存add下一个节点,释放add,在把tab给add,
最后还剩下*r赋值为NULL。
//链表销毁
void xiaoh(SL** r)
{assert(r && *r);//把r节点给addSL* add = *r;SL* tab = NULL;//循环走全部节点while (add){//把add下一个节点给tabtab = add->p;//释放add节点free(add);//把tab给addadd = tab;}//把一开始的*r赋值为NULL*r = NULL;}
释放完后还剩下*r的空间需要赋值为NULL
链表的分类
链表的结构⾮常多样,以下情况组合起来就有8种(2x2x2)链表结构:
链表说明:
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:单链表和双向带头循环链表
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出现很多。
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,后⾯我们代码实现了就知道了。