【单链表】数据结构单链表的实现

1.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。它包括两个域其中存储数据元素信息的称为数据域存储直接后继存储位置的域称为指针域。

结构如下

然而在我们实际的运用中它的结构却是以下类型

因此这里有我们需要注意的地方
1.链式结构逻辑上是连续的但物理上并不一定是连续的
2.现实中的节点一般是从堆上申请来的
3.从堆上申请的空间是按照一定的策略的在次申请可能是连续的也可能是不连续的。

2. 链表的分类

根据链表结点所含指针个数、指针指向和指针连接方式可将链表分为单链表、循环链表、双向链表、二叉链表、十字链表、邻接表、邻接多重表等。其中单链表、循环链表和 向链表用于实现线性表的链式存储结构其他形式多用于实现树和图等非线性结构。

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
   
   注意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。

3.接口实现

// 动态申请一个结点
SLTNode* BuySLTNode(SLTDataType x);
SLTNode* CreateSList(int n);
// 单链表打印
void SLTPrint(SLTNode* phead);
// 单链表尾插
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
// 单链表的尾删
void SLTPopBack(SLTNode** pphead);
// 单链表的头插
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
// 单链表头删
void SLTPopFront(SLTNode** pphead);
// 单链表查找
SLTNode* SListFind(SLTNode* plist, SLTDataType x);

// 单链表在pos位置之后插入x
void SListInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x);
// 单链表删除pos位置之后的值
void SListEraseAfter(SLTNode* pos);

// 在pos之前插入x
void SListInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x);
// 删除pos位置
void SListErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos);

接下来我们便一一进行实现

3.1动态申请一个结点

代码如下

SLTNode* BuySLTNode(SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}

思路

开始时我们从堆上动态申请一个结点生成的新结点作为头结点用头指针指向该结点在把头结点的指针域置空。

3.2创建单链表

SLTNode* CreateSList(int n)
{
	SLTNode* phead = NULL, *ptail = NULL;
	int x = 0;
	for (int i = 0; i < n; ++i)
	{
		SLTNode* newnode = BuySLTNode(i);
		if (phead == NULL)
		{
			ptail = phead = newnode;
		}
		else
		{
			ptail->next = newnode;
			ptail = newnode;
		}
	}
	return phead;
}

3.3遍历单链表

void SLTPrint(SLTNode* phead)
{
	SLTNode* cur = phead;
	while (cur != NULL)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");//便于调试
}

思路

我们对单链表进行遍历操作整体思路还是从开头挨着遍历直到我们的指针指向空的时候就完成相应的操作。

3.4尾插

void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		SLTNode* tail = *pphead;
		// 找尾
		while (tail->next)
		{
			tail = tail->next;
		}

		tail->next = newnode;
	}
}

思路

每次都将新的结点链接到链表的最后一个结点的后面从而达到创建单链表的过程我们这里用到二级指针来接收实参因为在函数传参时如果想改变实参则需要我们传递实参的地址那么同样想要改变首地址则需要传递首地址的地址。

3.5尾删

void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
	// 暴力的检查
	assert(*pphead);

	// 温柔的检查
	//if (*pphead == NULL)
	//	return;

	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next->next)
		{
			tail = tail->next;
		}
		free(tail->next);
		tail->next = NULL;
	}
}

思路

当进行尾删操作时我们有两种情况需要进行考虑
如果是正常情况下的删除操作我们就需要找到该链表最后一个节点的前一个节点然后将这个节点的 next指针指向由最后一个节点改变为null
如果链表最后只剩下一个结点则直接释放到即可然后还是数据域置空。

3.6头插

void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}

思路

首先初始化一个单链表其头结点为空然后循环插入新结点将新节点的next指向头结点的下一个结点然后将头结点的next指向我们的新节点。思路同尾插类似

3.7头删

void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
	assert(*pphead);
	
	SLTNode* next = (*pphead)->next;
	free(*pphead);
	*pphead = next;
}

思路

删除第一个结点依然需要修改我们的头部指针所以还是需要用到二级指针。

3.8查找

SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}

		cur = cur->next;
	}

	return NULL;
}

思路

查找值x在单链表L中的结点指针从单链表的第一个结点开始依次比较表中各个结点的数据域的值若某结点数据域的值等于x则返回该结点的指针若整个单链表中没有这样的结点则返回空。

3.9在pos后插入

void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pos);
	SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}

思路

这里注意的是指针链接的顺序问题如果改变链接的顺序则会出现自己指向自己的情况

3.10在pos之前插入

void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pos);

	if (*pphead == pos)
	{
		SLTPushFront(pphead, x);
	}
	else
	{
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}

		SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
		prev->next = newnode;
		newnode->next = pos;
	}
}

思路

这种操作的情况还是有两种
第一种就是当我们以头结点为pos位置那么就演变为头插操作
第二种就是正常的插入我们就需要从头开始去查找pos位置的前一个位置接着就是结点的链接的顺序一定要注意。

3.11删除pos之后的值

void SLTEraseAfter(SLTNode* pos)
{
	assert(pos);

	if (pos->next == NULL)
	{
		return;
	}
	else
	{
		SLTNode* nextNode = pos->next;
		pos->next = nextNode->next;
		free(nextNode);
	}
}

思路

最后一个位置我们需要特别注意开始时先判断。不能写成pos->next=pos->next->next使用这种我们需要开始时先保存pos->next。

3.12删除pos位置

void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{
	assert(pos);
	assert(*pphead);

	if (pos == *pphead)
	{
		SLTPopFront(pphead);
	}
	else
	{
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}

		prev->next = pos->next;
		free(pos);

		//pos = NULL;
	}
}

思路

这里还是两种情况
第一种当删除的pos位置为最后一个结点时相当于尾删操作此时
第二种就是正常的删除操作跟之前的有类似

总结以上就是关于单链表的所有的内容知识希望大家多多指教