无头单向非循环链表的实现

简介

链表是一种物理存储单元上非连续、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。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域，由于不必按顺序存储，链表在插入的时候可以达到O(1)的复杂度，比顺序表快得多，但是查找一个节点或者访问特定编号的节点则需要O(n)的时间，而线性表和顺序表相应的时间复杂度分别是O(logn)和O(1)。

分类

链表分为带头、不带头，单向、双向，循环、非循环，所以共有 8 种情况，但并不是 8 种情况都常用，我们挑出两种极端的情况进行演示，即无头单向非循环链表和带头双向循环链表。

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。

具体实现

带头双向循环链表的实现
常见的单链表面试题

无头单向非循环链表：

LinkList.h

#pragma once 
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include<assert.h>
//无头单向非循环链表增删查改实现 
typedef size_t LDataType;

//链表的单个节点
typedef struct ListNode 
{
	LDataType data;
	struct ListNode* next;
}ListNode;

//链表
typedef struct List
{
	ListNode* head;
}List;

void ListInit(List* plist); 
void ListDestory(List* plist);
ListNode* BuyListNode(LDataType data);
void ListPrint(List* plist);

void ListPushFront(List* plist, LDataType data);
void ListPopFront(List* plist);
void ListPushBack(List* plist, LDataType data);
void ListPopBack(List* plist);

ListNode* ListFind(List* plist, LDataType data);
void ListInsertAfter(ListNode* pos, LDataType data); // 在pos的后面进行插入 
void ListErase(List* plist, ListNode* pos);
void ListEraseAfter(ListNode* pos); 
void ListRemove(List* plist, LDataType data);

LinkList.c

#include"LinkList.h"

void ListInit(List* plist)
{
	assert(plist);
	plist->head = NULL;
}


void ListDestory(List* plist)
{
	assert(plist);
	for (ListNode* cur = plist->head; cur != NULL; cur = cur->next)
	{
		ListNode* next = cur->next;
		free(cur);
	}
	plist->head = NULL;
}

ListNode* BuyListNode(LDataType data)
{
	ListNode* node = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	assert(node);
	node->data = data;
	node->next = NULL;
	return node;
}

void ListPrint(List* plist)
{
	assert(plist);
	for (ListNode *cur = plist->head; cur != NULL; cur = cur->next)
	{
		printf("%d->", cur->data);
	}
	printf("NULL\n");
}


void ListPushFront(List* plist, LDataType data)
{
	assert(plist);
	ListNode* node = BuyListNode(data);
	assert(node);
	node->next = plist->head;
	plist->head = node;
}

void ListPopFront(List* plist)
{
	assert(plist != NULL);//保证链表存在
	assert(plist->head);//保证链表不为空
	ListNode* tmp = plist->head;
	plist->head = tmp->next;
	free(tmp);
}

void ListPushBack(List* plist, LDataType data)
{
	assert(plist);
	if (plist->head == NULL) {
		ListPushFront(plist, data);
		return;
	}
	ListNode *node = BuyListNode(data);
	assert(node); 
	ListNode* cur = plist->head;
	for (; cur->next != NULL; cur = cur->next)
	{ }
	cur->next = node;
}

void ListPopBack(List* plist)
{
	assert(plist);
	assert(plist->head);
	ListNode* cur = plist->head;
	if (cur->next == NULL) {
		ListPopFront(plist);
		return;
	}
	ListNode* pos = plist->head;
	for (; cur->next != NULL; cur = cur->next)
	{
		pos = cur;
	}
	free(cur);
	pos->next = NULL;
}

//查找给定数据在链表中的位置
ListNode* ListFind(List* plist, LDataType data)
{
	assert(plist);
	assert(plist->head);
	ListNode* cur = plist->head;
	while (cur!=NULL)
	{
		if (cur->data == data)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}

 // 在pos的后面进行插入 
void ListInsertAfter(ListNode* pos, LDataType data)
{
	ListNode* node = BuyListNode(data);
	node->next = pos->next;
	pos->next = node;
}

//根据位置删除元素
void ListErase(List* plist, ListNode* pos)
{
	assert(plist);
	if (plist->head == pos)
	{
		ListPopFront(plist);
	}
	else if (pos->next == NULL)
	{
		ListPopBack(plist);
	}
	else
	{
		ListNode* cur = plist->head;
		for (; cur != NULL; cur = cur->next)
		{
		}
		cur->next = pos->next;
		free(pos);
	}
}

//删除给定位置后面的元素
void ListEraseAfter(ListNode* pos)
{
	ListNode* next = pos->next;
	pos->next = next->next;
	free(next);
}

//根据数据删除元素
void ListRemove(List* plist, LDataType data)
{
	assert(plist);
	ListNode* cur = plist->head;
	ListNode* temp = NULL;
	if (cur->data == data) //当该数据是第一个节点时，直接头删
	{
		ListPopFront(plist);
		return;
	}
	else
	{
		while (cur) //头节点不为空
		{
			temp = cur;
			cur = cur->next;
			//这里的if...else语句顺序不能交换，需要先排除掉特殊情况，即要删除的数据不存在
			//如果交换，当要删除的数据不存在时，会陷入死循环
			if (NULL == cur)
			{
				printf("Data is not exist!\n");
				return;
			}
			else if (cur->data == data)
			{
				temp->next = cur->next;
				free(cur);
				break;
			}
		}
	}
}

test.c

#include"LinkList.h"

void test()
{
	List plist;
	ListInit(&plist);
	ListPushBack(&plist, 1);
	ListPushBack(&plist, 2);
	ListPushBack(&plist, 3);
	ListPushBack(&plist, 4);
	ListPushBack(&plist, 5);
	ListPushBack(&plist, 6);
	ListPrint(&plist);
	ListPopFront(&plist);
	ListPrint(&plist);

	//ListNode* pos = ListFind(&plist, 2);
	//ListErase(&plist, pos);
	//ListPrint(&plist);

	ListRemove(&plist, 8);
	ListNode* pos = ListFind(&plist, 3);
	ListInsertAfter(pos, 9);
	ListPrint(&plist);
	ListDestory(&plist);
}