C语言 超详细模拟实现单链表的基本操作建议收藏

目录

• 1 链表的概念及结构
• 2 链表的分类
• 3 链表的实现无头+单向+非循环链表增删查改实现
• 3.1 链表的定义
• 3.2 链表数据的打印
• 3.3 链表的尾插
• 3.4 链表空间的动态申请
• 3.5 链表的头插
• 3.6 链表的尾删
• 3.7 链表的头删
• 3.8 链表任意位置的前插入
• 3.9 链表任意位置的后插入
• 3.10 链表的任意位置的删除
• 3.11 链表的任意位置的前删除
• 3.12 链表的任意位置的后删除
• 3.13 链表的销毁
• 3.14 链表的总结

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 。

注意：

1. 从上图可以看出，链式结构在逻辑上是连续的，但是在物理上不一定是连续

2. 现实中的节点一般是从堆上申请出来的

3. 从对上申请的空间，是按照一定的策略来分配的，两次申请的空间可能连续，也可能不连续

2 链表的分类

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、单向或者双向链表

2、带头或者不带头链表

3、循环或非循环链表

最常用的有两种：无头单向非循环链表、带头双向循环链表

• 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。
• 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 链表的实现无头+单向+非循环链表增删查改实现

3.1 链表的定义

typedef int SLTDataType;//
typedef struct SListNode
{
	int data;//val，存储的数据，此处假设存储的数据为int型
	struct SListNode* next;//存储下一个节点的位置
}SListNode,SLN;

3.2 链表数据的打印

void SListPrint(SListNode* phead)
{
	SListNode* cur = phead;
	while (cur != NULL)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

3.3 链表的尾插

void SListPushBack(SListNode** pphead, SLTDataType x)
{
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		//找尾
		SListNode* tail = *pphead;
		while (tail->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
		tail->next = newnode;
	}
}

在找尾的过程中，务必不能写成下面的代码：

while(tail!=NULL)
{
	tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;

当然，上面的介绍的是尾删的情况。

尾插其实也是类似的，尾插的话像上面的代码中，当tail!=NULL不成立之后，tail等于空，然后执行赋值操作，tail->next = newnode这行代码相当于下面的代码：

(*tail).next，此处相当于是对空指针进行解引用，其实就是非法访问了，并还试图非法修改未授权内存中的数据，这将必然会引发程序的崩溃。而且也并没有将新节点的地址存储到之前为节点的next中。

这个地方需要弄明白链表进行遍历的根本原理：

链表是一个相对静态的存储在堆区中的数据空间，我们通过改变栈区中的局部变量tail中的数据（即每一个链表节点的地址）来进行遍历，之所以能够通过tail变量能够进行访问并且修改节点数据的原因就是因为tail的数据类型是SListNode*，即指向节点的指针，指针的类型决定了对指针解引用能够访问的数据类型，所以*tail能够访问堆区中的节点的数据并且能够进行修改。

3.4 链表空间的动态申请

SListNode* BuySListNode(SLTDataType x)
{
	SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		printf("malloc fail\n");
		exit(-1);
	}
	else
	{
		newnode->data = x;
		newnode->next = NULL;
	}
	return newnode;
}

3.5 链表的头插

void SListPushFront(SListNode** pphead, SLTDataType x)
{
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}

3.6 链表的尾删

需要考虑三种情况：

• 空
• 一个节点
• 多个节点

两种写法：

第一种：

void SListPopBack(SListNode** pphead)
{
	assert(pphead);
	if (*pphead == NULL)//空链表
	{
		return;
	}
	else if ((*pphead)->next == NULL)//一个节点
	{
		free(*pphead);//*pphead就是plist的值
		*pphead = NULL;
	}
	else//多个节点
	{
		SListNode* tail = *pphead;
		SListNode* prev = NULL;//为什么要置为空呢？因为这个地方相当于是指向第一个节点之前的节点，这个节点并不存在，设为空
		while (tail->next != NULL)
		{
			prev = tail;
			tail = tail->next;
		}
		free(tail);
		tail = NULL;
		prev->next = NULL;
	}
}

这种方式在面对只有一个节点时也不会出现问题。

第二种：

void SListPopBack(SListNode** pphead)
{
	assert(pphead);
	if (*pphead == NULL)//空链表
	{
		return;
	}
	else if ((*pphead)->next == NULL)//一个节点
	{
		free(*pphead);//*pphead就是plist的值
		*pphead = NULL;
	}
	else//多个节点
	{
		SListNode* tail = *pphead;
		while (tail->next->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
		free(tail->next);//释放尾节点
		tail->next = NULL;//将新尾节点的next置为NULL
	}
}

3.7 链表的头删

void SListPopFront(SListNode** pphead)
{
	assert(pphead);
	if (*pphead == NULL)//空链表
	{
		return;
	}
	else//非空链表
	{
		SListNode* next = (*pphead)->next;//next作为临时变量存放的是被删除的节点中next存储的第二个节点的地址
		free(*pphead);
		*pphead = next;
	}
}

3.8 链表任意位置的前插入

void SListInsertBefore(SListNode** pphead, SListNode* pos,SLTDataType x)
{
	assert(pphead);
	if (*pphead == pos)//pos是第一个节点，相当于头插
	{
		SListPushFront(pphead, x);
	}
	else
	{
		SListNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		SListNode* newnode = BuySListNode(x);
		prev->next = newnode;
		newnode->next = pos;
	}
}

3.9 链表任意位置的后插入

两种实现方式：

方式一：

void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pos);
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);

	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
	//这两行代码顺序是固定的，只能这个顺序，无法进行改变
}

图示：

方式二：

void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pos);
	SListNode* next = pos->next;
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);

	newnode->next = next;
	pos->next = newnode;
	//这两行代码可以任意改变顺序，谁先谁后都不影响最后的结果
}

图示：

3.10 链表的任意位置的删除

void SListErase(SListNode** pphead, SListNode* pos)
{
	assert(pphead);
	assert(pos);
	if (pos == *pphead)//当pos为头节点的时候
	{
		SListPopFront(pphead);
	}
	else//当pos为非头节点的时候
	{
		SListNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->next = pos->next;
		free(pos);
		pos = NULL;
	}
}

图示：

3.11 链表的任意位置的前删除

void SListEraseBefore(SListNode** pphead, SListNode* pos)//pos即为任意位置
{
	assert(pphead);
	assert(pos);
	if (pos == *pphead)
	{
		return;
	}
	else if(pos==(*pphead)->next)
	{
		SListPopFront(pphead);
	}
	else
	{
		SListNode* prev = *pphead;//prev用来存储pos的前一个位置的前一个位置
		while (prev->next->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		SListNode* next = prev->next;//保存pos前一个节点的地址
		prev->next = prev->next->next;//将prev和pos的两个节点进行连接
		free(next);//删除pos的前一个节点
	}
}

3.12 链表的任意位置的后删除

void SListEraseAfter(SListNode* pos)
{
	assert(pos);
	SListNode* next = pos->next;
	if (next == NULL)//当pos是最后一个节点的时候
	{
		return;
	}
	else
	{
		pos->next = next->next;
		free(next);
		next = NULL;
	}
}

图示：

3.13 链表的销毁

void SListDestory(SListNode** pphead)
{
	assert(pphead);
	SListNode* cur = *pphead;
	SListNode* next = *pphead;//是为了存储cur下一个节点的地址，因为free(cur)之后，cur指针指向的内存中的数据可能已经称为乱码了，即不能再正常的使用
	while (cur)
	{
		next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	*pphead = NULL;
}

3.14 链表的总结

总结：单链表结构，适合头插头删。尾部或者中间某个位置插入删除都不适合。如果要使用链表结构单独存储数据，更适合用双向链表。

单链表学习的意义：

• 单链表会作为我们以后学习复杂数据结构的子结构（图的邻接表、哈希桶）
• 单链表会有很多经典的练习题，在笔试面试中会有很多相关的题目。

到此这篇关于C语言 超详细模拟实现单链表建议收藏的文章就介绍到这了,更多相关C语言 单链表内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！