C语言单链表的图文示例讲解

时间:2023-03-20 [Pokemon]大猫猫人气:0

在上一篇所讲述的动态顺序表中存在一些缺陷

1、当空间不够时需要扩容，扩容是有一定的消耗的

如果每次空间扩大一点，可能会造成空间的浪费，而空间扩小了，又会造成频繁的扩容2、在顺序表中进行头部和中部的插入时需要移动数据，效率低下

对于顺序表的这些缺陷，有如下解决方案

1、需要时申请一块空间，不需要时将其释放

2、插入删除不需要移动数据

而链表就符合这两点，本篇介绍无头单向非循环链表(单链表)

一、单链表的结构

空链表: 此时没有存储数据，只有一个指针指向 NULL

以上便是单链表的结构：

每一块空间可以按需申请释放
插入和删除不需要移动数据，修改每块空间的指针指向即可

在习惯上将申请的一块一块的空间称为结点，指向第一个结点的指针称为头指针

//数据的类型：这里以 int 来举例
typedef int SLTDataType;
//结点的类型
typedef struct SListNode
{
	SLTDataType data;
	struct SListNode* next;
}SLTNode;

二、单链表的函数接口

1. 申请结点及打印单链表

在插入时需要申请结点，为了避免麻烦重复的操作，这里将申请结点封装为一个函数

申请结点函数如下：

SLTNode* BuySLTNode(SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
	if(newnode == NULL)
	{
		//开辟空间失败，打印错误信息
		perror("malloc");
		//结束程序
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}

为了验证插入、删除等得到的结果是否正确，提供打印单链表的函数，这里数据类型以 int 为例，当读者采用的类型不同时，自行更改函数即可

打印单链表函数如下：

void SLTPrint(SLTNode* phead)
{
	SLTNode* cur = phead;
	//打印数据
	while(cur)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

2. 尾插尾删

尾插：在链表的最后一个结点之后插入结点

尾插函数如下：

//在链表为空时，需要改变头指针，这里采用传二级指针的方式
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	//申请结点
	SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
	//链表为空时
	if(*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		//找到最后一个结点
		SLTNode* ptail = *pphead;
		while(ptail->next)
		{
			ptail = ptail->next;
		}
		ptail->next = newnode;
	}
}

尾删：删除链表最后一个结点

尾删函数如下：

//链表只有一个结点时，需要改变头指针，这里采用传二级指针的方式
void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
	//链表为空时，无法删除
	assert(*pphead);
	//链表只有一个结点时
	if((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		//找到倒数第二个结点
		SLTNode* ptail = *pphead;
		while(ptail->next->next)
		{
			ptail = ptail->next;
		}
		free(ptail->next);
		ptail->next = NULL;
	}
}

3. 头插头删

头插：在第一个结点之前插入新结点

头插函数如下：

//需要改变头指针，这里采用传二级指针的方式
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	//申请结点
	SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}

头删：删除链表的第一个结点

头删函数如下：

//需要改变头指针，这里采用传二级指针的方式
void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
	//链表为空时，无法删除
	assert(*pphead);
	//保存第二个结点
	SLTNode* next = (*pphead)->next;
	free(*pphead);
	*pphead = next;
}

4. 中间插入和删除

中间插入：通过后面介绍的查找函数 SLTFind 获得指向结点的指针 pos，在 pos 指向的结点之前或之后插入结点

1. 在 pos 指向的结点之后插入结点

在 pos 之后插入结点函数如下：

void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	//pos 不能为空
	assert(pos);
	//申请结点
	SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}

2. 在 pos 指向的结点之前插入结点

在 pos 之前插入结点函数如下：

//pos 指向头结点时，需要改变头指针，这里采用传二级指针的方式
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	//pos 不能为空
	assert(pos);
	//头插
	if(*pphead == pos)
	{
		SLTPushFront(pphead, x);
	}
	else
	{
		//找到 pos 的前一个结点
		SLTNode* prev = *pphead;
		while(prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		//申请结点
		SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
		newnode->next = pos;
		prev->next = newnode;
	}
}

中间删除：通过后面介绍的查找函数 SLTFind 获得指向结点的指针 pos，删除 pos 指向的结点或后一个结点

3. 删除 pos 指向的结点的后一个结点

删除 pos 之后的结点函数如下：

void SLTEraseAfter(SLTNode* pos)
{
	//pos 不能为空
	assert(pos);
	//指向最后一个结点时，不做处理
	if(pos->next == NULL)
	{
		return;
	}
	else
	{
		//保存后一个结点
		SLTNode* next = pos->next;
		pos->next = next->next;
		free(next);
	}
}

4. 删除 pos 指向的结点

删除 pos 指向的结点函数如下：

//pos 指向头结点时，需要改变头指针，这里采用传二级指针的方式
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{
	//pos 不能为空
	assert(pos);
	//头删
	if (*pphead == pos)
	{
		SLTPopFront(pphead);
	}
	else
	{
		//找到 pos 的前一个结点
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->next = pos->next;
		free(pos);
	}
}

6. 查找

查找：如果数据存在，返回该数据结点的指针，不存在返回 NULL

查找函数如下：

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

7. 销毁单链表

在单链表中，存储数据的结点是由自己开辟的，当不使用单链表时，应将其销毁

销毁单链表函数如下：

需要将头指针置空，这里采用传二级指针的方式
void SLTDestroy(SLTNode** pphead)
{
	SLTNode* cur = *pphead;
	while (cur)
	{
		//保存下一个结点
		SLTNode* nextnode = cur->next;
		free(cur);
		cur = nextnode;
	}
	//将头指针置空
	*pphead = NULL;
}

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