单链表专题

目录

• 链表的概念及结构
• 实现单链表
• 链表的分类

1. 链表的概念及结构

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（链表在逻辑上是连续的，在物理结构上不一定连续） 。

链表是由一个一个节点（结点）组成的，一个节点由两个部分组成：要存储的数据 + 指针（结构体指针）

因此，只要定义节点的结构，就等于定义了链表：

typedef int SLTDataType;//链表是由节点组成
typedef struct SListNode
{SLTDataType data;struct SListNode* next;
}SLTNode;

2. 实现单链表

2.1 链表的打印

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

2.2 链表的尾插

void SLTPushBack(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));newnode->data = x;newnode->next = NULL;//链表为空，新节点作为pheadif (NULL == phead){phead = newnode;return;}//链表不为空，找尾节点SLTNode* ptail = phead;while (ptail->next){ptail = ptail->next;}//ptail就是尾节点ptail->next = newnode;
}

这样写是错误的！当一开始链表为空时，尾插的节点就变成了第一个节点，因此要把phead中的NULL改为第一个节点的地址，所以要传phead的地址，而不是传值。

应该这样写：

//因为头插、尾插、指定位置插入都需要申请新节点，所以单独封装成一个函数
SLTNode* SLTBuyNode(SLTDataType x)
{SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));if (NULL == newnode){perror("malloc fail!");exit(1);}newnode->data = x;newnode->next = NULL;return newnode;
}void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{assert(pphead);SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);//链表为空，新节点作为pheadif (NULL == *pphead){*pphead = newnode;return;}//链表不为空，找尾节点SLTNode* ptail = *pphead;while (ptail->next){ptail = ptail->next;}//ptail就是尾节点ptail->next = newnode;
}

2.3 链表的头插

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

2.4 链表的尾删

void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{assert(pphead);//链表不能为空assert(*pphead);//链表不为空//链表只有一个节点，有多个节点if (NULL == (*pphead)->next){free(*pphead);*pphead = NULL;return;}SLTNode* ptail = *pphead;SLTNode* prev = NULL;while (ptail->next){prev = ptail;ptail = ptail->next;}prev->next = NULL;//销毁尾节点free(ptail);ptail = NULL;
}

2.5 链表的头删

void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{assert(pphead);//链表不能为空assert(*pphead);//让第二个节点成为新的头//把旧的头节点释放掉SLTNode* next = (*pphead)->next;//->的优先级高于*free(*pphead);*pphead = next;
}

2.6 查找

SLTNode* SLTFind(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{assert(pphead);//遍历链表SLTNode* pcur = *pphead;while (pcur) //等价于pcur != NULL{if (pcur->data == x){return pcur;}pcur = pcur->next;}//没有找到return NULL;
}

2.7 在指定位置之前插入数据

void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{assert(pphead);assert(pos);//要加上链表不能为空assert(*pphead);SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);//pos刚好是头节点if (pos == *pphead){//头插SLTPushFront(pphead, x);return;}//pos不是头节点的情况SLTNode* prev = *pphead;while (prev->next != pos){prev = prev->next;}//prev -> newnode -> posprev->next = newnode;newnode->next = pos;
}

2.8 在指定位置之后插入数据

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

2.9 删除pos节点

void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{assert(pphead);assert(*pphead);assert(pos);//pos刚好是第一个节点，没有前驱节点，执行头删if (*pphead == pos){//头删SLTPopFront(pphead);return;}SLTNode* prev = *pphead;while (prev->next != pos){prev = prev->next;}prev->next = pos->next;free(pos);pos = NULL;
}

2.10 删除pos之后的节点

void SLTEraseAfter(SLTNode* pos)
{assert(pos);//pos->next不能为空assert(pos->next);SLTNode* del = pos->next;pos->next = pos->next->next;free(del);del = NULL;
}

2.11 销毁链表

void SListDesTroy(SLTNode** pphead)
{assert(pphead);assert(*pphead);SLTNode* pcur = *pphead;while (pcur){SLTNode* next = pcur->next;free(pcur);pcur = next;}*pphead = NULL;
}

---

完整代码：

//SList.h#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>typedef int SLTDataType;//链表是由节点组成
typedef struct SListNode
{SLTDataType data;struct SListNode* next;
}SLTNode;void SLTPrint(SLTNode* phead);//链表的头插、尾插
//void SLTPushBack(SLTNode* phead, SLTDataType x);//err
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);//链表的头删、尾删
void SLTPopBack(SLTNode** pphead);
void SLTPopFront(SLTNode** pphead);//查找
SLTNode* SLTFind(SLTNode** pphead, SLTDataType x);//在指定位置之前插入数据
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x);//在指定位置之后插入数据
void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x);//删除pos节点
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos);//删除pos之后的节点
void SLTEraseAfter(SLTNode* pos);//销毁链表
void SListDesTroy(SLTNode** pphead);

//SList.c#include "SList.h"void SLTPrint(SLTNode* phead)
{SLTNode* pcur = phead;while (pcur){printf("%d->", pcur->data);pcur = pcur->next;}printf("NULL\n");
}//因为头插、尾插、指定位置插入都需要申请新节点，所以单独封装成一个函数
SLTNode* SLTBuyNode(SLTDataType x)
{SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));if (NULL == newnode){perror("malloc fail!");exit(1);}newnode->data = x;newnode->next = NULL;return newnode;
}void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{assert(pphead);SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);//链表为空，新节点作为pheadif (NULL == *pphead){*pphead = newnode;return;}//链表不为空，找尾节点SLTNode* ptail = *pphead;while (ptail->next){ptail = ptail->next;}//ptail就是尾节点ptail->next = newnode;
}void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{assert(pphead);SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);newnode->next = *pphead;*pphead = newnode;
}void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{assert(pphead);//链表不能为空assert(*pphead);//链表不为空//链表只有一个节点，有多个节点if (NULL == (*pphead)->next){free(*pphead);*pphead = NULL;return;}SLTNode* ptail = *pphead;SLTNode* prev = NULL;while (ptail->next){prev = ptail;ptail = ptail->next;}prev->next = NULL;//销毁尾节点free(ptail);ptail = NULL;
}void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{assert(pphead);//链表不能为空assert(*pphead);//让第二个节点成为新的头//把旧的头节点释放掉SLTNode* next = (*pphead)->next;//->的优先级高于*free(*pphead);*pphead = next;
}//查找
SLTNode* SLTFind(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{assert(pphead);//遍历链表SLTNode* pcur = *pphead;while (pcur) //等价于pcur != NULL{if (pcur->data == x){return pcur;}pcur = pcur->next;}//没有找到return NULL;
}//在指定位置之前插入数据
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{assert(pphead);assert(pos);//要加上链表不能为空assert(*pphead);SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);//pos刚好是头节点if (pos == *pphead){//头插SLTPushFront(pphead, x);return;}//pos不是头节点的情况SLTNode* prev = *pphead;while (prev->next != pos){prev = prev->next;}//prev -> newnode -> posprev->next = newnode;newnode->next = pos;
}//在指定位置之后插入数据
void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x)
{assert(pos);SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);newnode->next = pos->next;pos->next = newnode;
}//删除pos节点
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{assert(pphead);assert(*pphead);assert(pos);//pos刚好是第一个节点，没有前驱节点，执行头删if (*pphead == pos){//头删SLTPopFront(pphead);return;}SLTNode* prev = *pphead;while (prev->next != pos){prev = prev->next;}prev->next = pos->next;free(pos);pos = NULL;
}//删除pos之后的节点
void SLTEraseAfter(SLTNode* pos)
{assert(pos);//pos->next不能为空assert(pos->next);SLTNode* del = pos->next;pos->next = pos->next->next;free(del);del = NULL;
}//销毁链表
void SListDesTroy(SLTNode** pphead)
{assert(pphead);assert(*pphead);SLTNode* pcur = *pphead;while (pcur){SLTNode* next = pcur->next;free(pcur);pcur = next;}*pphead = NULL;
}

//Test.c//int removeElement(int* nums, int numsSize, int val)
//{
//	//定义两个变量
//	int src = 0, dst = 0;
//
//	while (src < numsSize)
//	{
//		//nums[src] == val,src++
//		//否则赋值,src和dst都++
//		if (nums[src] == val)
//		{
//			src++;
//		}
//		else
//		{
//			//说明src指向位置的值不等于val
//			nums[dst] = nums[src];
//			dst++;
//			src++;
//		}
//	}
//
//	//此时dst的值刚好是数组的新长度
//	return dst;
//}//void merge(int* nums1, int nums1Size, int m, int* nums2, int nums2Size, int n)
//{
//	int l1 = m - 1;
//	int l2 = n - 1;
//	int l3 = m + n - 1;
//
//	while (l1 >= 0 && l2 >= 0)
//	{
//		//从后往前比大小
//		if (nums1[l1] > nums2[l2])
//		{
//			nums1[l3--] = nums1[l1--];
//		}
//		else
//		{
//			nums1[l3--] = nums2[l2--];
//		}
//	}
//
//	//要么是l1 < 0，要么是l2 < 0
//	while (l2 >= 0)
//	{
//		nums1[l3--] = nums2[l2--];
//	}
//}#include "SList.h"void SListTest01()
{//一般不会这样去创建链表，这里只是为了给大家展示链表的打印SLTNode* node1 = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));node1->data = 1;SLTNode* node2 = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));node2->data = 2;SLTNode* node3 = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));node3->data = 3;SLTNode* node4 = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));node4->data = 4;node1->next = node2;node2->next = node3;node3->next = node4;node4->next = NULL;SLTNode* plist = node1;SLTPrint(plist);
}void SListTest02()
{SLTNode* plist = NULL;SLTPushBack(&plist, 1);SLTPushBack(&plist, 2);SLTPushBack(&plist, 3);SLTPushBack(&plist, 4);SLTPrint(plist);//SLTPushBack(NULL, 5);//SLTPushFront(&plist, 5);//SLTPrint(plist);//SLTPushFront(&plist, 6);//SLTPrint(plist);//SLTPushFront(&plist, 7);//SLTPrint(plist);SLTPopBack(&plist);SLTPrint(plist);SLTPopBack(&plist);SLTPrint(plist);SLTPopBack(&plist);SLTPrint(plist);SLTPopBack(&plist);SLTPrint(plist);//SLTPopBack(&plist);//SLTPrint(plist);
}void SListTest03()
{SLTNode* plist = NULL;SLTPushBack(&plist, 1);SLTPushBack(&plist, 2);SLTPushBack(&plist, 3);SLTPushBack(&plist, 4);SLTPrint(plist);//头删//SLTPopFront(&plist);//SLTPrint(plist);//SLTPopFront(&plist);//SLTPrint(plist);//SLTPopFront(&plist);//SLTPrint(plist);//SLTPopFront(&plist);//SLTPrint(plist);SLTPopFront(&plist);SLTPrint(plist);//SLTNode* FindRet = SLTFind(&plist, 3);if (FindRet){	printf("找到了！\n");}else{	printf("未找到！\n");}SLTInsert(&plist, FindRet, 100);SLTPrint(plist);SLTInsertAfter(FindRet, 100);SLTPrint(plist);删除指定位置的节点//SLTErase(&plist, FindRet);//SLTPrint(plist);SListDesTroy(&plist);
}int main()
{//SListTest01();//SListTest02();SListTest03();return 0;
}

3. 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（2 x 2 x 2）链表结构：

链表说明：

注：

1. 之前代码里写的 SList 意思是 single linked list --> 单链表（不带头单向不循环链表）
2. 刚才在单链表中提到的“头节点”指的是第一个有效的节点；“带头”链表里的“头”指的是无效的节点
3. “带头”中的“头”：放哨的；头节点：哨兵位（不保存任何有效的数据）

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。