精读大话数据结构，陪你拿下45分 EP3

本文详细介绍了链表的概念，包括链表的定义、节点结构、顺序表的ADT方法，如初始化、插入、删除、遍历等操作。讲解了节点的创建、链表的头插法和尾插法、首删法和尾删法，以及如何在链表中获取元素和进行任意位置的插入与删除。此外，还涵盖了链表的整表创建和删除。

前面我们学过了顺序表，顺序表指在物理内存中一个紧挨着一个排列的，顺序表中每个元素的地址间是紧密相连的。这种表删除和插入及其麻烦，因为我们要将所有元素后移，最坏的时间复杂度为O(n），所有在处理大量并且顺序和个数随时可变的数据时，采用今天所讲的链表

链表的基本定义

链表是物理内存中每个节点的地址不连续的一种表，他们间通过指针连接，对于链表的基本定义，这里不再多言

我们只需要清楚链表由节点构成，并且由一个头指针标记整个链表。

今天我们所要研究的是链表种的顺序表，即节点的指针域指向下一个节点的地址

节点的数据类型

typedef int ElemType;
/*链表的头节点不存储数据，只作为寻找其他节点的标志*/
struct Node
{
	ElemType data;
	struct Node* next;
}; //节点初始化
typedef struct Node Node;
typedef struct Node* LinkList;

data是数据域，存放数据。next是指针域，指向下一个节点的地址

顺序表的ADT方法综述

void SLTInite(LinkList head);//初始化链表
void SLTPrint(LinkList head);//遍历打印链表
void SLTPushBack(LinkList head, int e);//尾插法
void SLTPushFront(LinkList head, int e);//头插法
void SLTPopBack(LinkList head);//尾删法
void SLTPopFront(LinkList head);//首删法
void SLTGletElem(LinkList head, int pos, int* e); //将第i个节点的值赋值给e
void SLTInsert(LinkList head, int pos, int e); //在第pos个位置插入e节点
void SLTEraese(LinkList head, int pos);//删除第pos个位置
void CreatWholeListFronthead(LinkList* head, int n);//直接创建带表头的有n个节点的链表，前面创建了头节点形式,并且采取头插法创建链表
void CreatWholeListBackhead(LinkList* head, int n);//创建带有表头的n个节点的链表，前面创建了头节点的指针，采取尾插法创建链表
void ClearList(LinkList* head); //与前面整表创建相对应的整表删除

顺序表的初始化

顺序表有两种初始化的形式，分别是节点式初始化与指针式初始化

节点式初始化就是，我前面创建了头节点这个节点，那么我们就采用节点式初始化

void SLTInite(LinkList head)//初始化链表
{
	head->data = 0;
	head->next = NULL;
}

指针式初始化就是，我们前面创建了一个指向节点的指针，他里面本应该存的是头节点的地址，但是他刚刚被创建，暂时存的是NULL，所以我们称这种初始化为指针初始化

LinkList head = NULL;
	//指针创建时赋空值，防止出现野指针

这种初始化一般用于实际开发的整体初始化种，需要在初始化函数时先创建一个节点，让head指针指向它，这样子head里面存的就是头节点的地址

void STLInite(LinkList* phead)
{
	Node* NewNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	*phead = NewNode;
	*(phead)->next = NULL;
}

注意，我们这里传递的是head的指针phead，因为我们要改变的是 head的值，只有通过传递head的地址，才可以改变head的值；

链表新节点的创建

LinkList CreatNode(int e)
{
	Node* NewNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	NewNode->data = e;
	NewNode->next = NULL;
	return NewNode;
}

、这里的e表示我在创建时需要给节点数据域赋的值

链表的遍历

void SLTPrint(LinkList head)//遍历打印链表
{
	LinkList p = head->next;
	while (p != NULL)
	{
		printf("%d->" ,p->data);
		p = p->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

这样子每个节点间会有一个小箭头，打印出来非常好看

（滑稽）

尾插法

void SLTPushBack(LinkList head, int e)//尾插法
{
	LinkList NewNode = CreatNode(e);
	LinkList p = head;
	while (p->next != NULL)
	{
		p = p->next;
	}//找到尾指针
	p->next = NewNode;
}

尾插法需要完成两个步骤

一，找到尾节点

二，将新创建的节点插进去

尾节点的标志就是 p->next ==NULL,指针域指向空值，所以我们只需要让尾节点的指针域指向新节点，同时再让新节点的指针域指向空值即可。

寻找尾节点的关键就是 p=p->next,相当于指向下一个节点，这样节点推节点，一直向后走。

首插法

void SLTPushFront(LinkList head, int e)//头插法
{
	LinkList NewNode = CreatNode(e);
	NewNode->next = head->next;
	head->next = NewNode;
}

首插发则更好理解，只需要将新创建好的节点放在头节点之后，并让头节点的next指向它，并且他的next指向头节点曾经指向的

这两步的步骤关系，即我们要先修改newnode的指域，因为如果后修改的话，头节点的指针域就已经改变了。

尾删法

void SLTPopBack(LinkList head)//尾删法
{
	LinkList p = head;
	LinkList Nextp = p->next;
	if (head->next == NULL)
	{
		printf("ERROR,List Empty\n");
	}
	else
	{
		while (Nextp->next != NULL)
		{
			p = p->next;
			Nextp = p->next;
		}//找到最后一个了,Nextp是最后一个，p是倒数第二个，我们要删除Nextp
		p->next = NULL;
		free(Nextp);
	}
	
}

所有删除接口函数都有一个大前提，那就是我的链表必须得有节点，才可以被删除，所有我们要先判断这个链表是否为空

在确定链表不为空后，就要开始删除操作了，我们将删除操作分为两个步骤，分别是

找到尾节点的上一个。

释放尾节点，并修改指针域

要完成这两步我们我们需要创建一个指针，使他始终指向我们要保留的指针的下一位。再通过while循环使其一步一步走，当下一位指针的指针域为空时，我们就找到了结尾要删除的。正常修改再释放节点就好。

核心：两个指针

头删法

void SLTPopFront(LinkList head)//首删法
{
	if (head->next == NULL)
	{
		printf("ERROR, List Empty\n");
	}
	else
	{
		LinkList Nextp = head->next;
		head->next = Nextp->next;
		free(Nextp);
	}
}

同尾删法一样，再确保表不是空表后，我们先用一个临时指针接收第一个节点，再修改头节点的指针域，使其指向第二个节点，最后free释放的第一个节点

链表取值

void SLTGletElem(LinkList head, int pos, int* e) //将第i个节点的值赋值给e
{
	LinkList p = head->next;//拿到第一个节点的地址
	int flag = 1; //计数器
	while (p != NULL && flag < pos)
	{
		p = p->next;
		flag++;
	}
	/*结束0while循环后有两种情况
	1,p先为NULL
	这种情况下表明我们此时的p指向空指针
	这时候就要比flag
	如果flag小于等于pos
	即表示我这个表走完了还没见到你pos这就说明pos的值有误*/
	/*2，p没达到NULL。falg先等于pos了
	这就说明找到了*/
	if (p == NULL || flag > pos)
		printf("ERROR,Wrong position\n");
	else
	{
		*e = p->data;
		printf("RIGHT,Get elem finish\n");		
	}
}

我们需要定义一个标志变量，他作为计数器来判断当前是链表的第几个节点。

完成取值操作还是分为两个步骤

找到对应节点

拿值

前面的while循环就是我们寻找节点的过程，其中两个条件中的p!=NULL，表示链表没有走完，而flag<pos表示还没有找到这个对应节点。

这样子跳出while循环就有两个方式，一个是链表走完，这种情况下就说明给出的位置大了，高出了我们表的总长。第二种情况就是表没走完，flag就等于pos了，这种情况说明找到了。

接下来我们就要对找没找到做一个判断，如果P==NULL那么他就是走完了，报错!

第二条语句falg>pos在实际中基本上不可能出现，只是作为while判断条件的取逆，来确保下面的flag一定等于pos

链表任意位置插入

void SLTInsert(LinkList head, int pos,int e) //在第pos个位置插入e节点
{
	Node* NewNode = CreatNode(e);
	int flag = 1;
	LinkList p = head->next;
	while (p != NULL && flag < pos-1)
	{
		p = p->next;
		flag++;	
	}
	if (p == NULL || flag > pos-1)
		printf("ERROR,Wrong Position\n");
	else
	{
		NewNode->next = p->next;
		p->next = NewNode;
	}

这个需要经历同取值相同的循环-判断体系，其核心目的就在于找到第pos个位置的前一个元素，在利用我们之前讲的首插法步骤，完成节点的插入。

链表任意位置删除

void SLTEraese(LinkList head, int pos)//删除第pos个位置
{
	LinkList p = head->next;
	int flag = 1;
	while (p != NULL && flag < pos-1)
	{
		p = p->next;
		flag++;
	}//拿到我要删除的前一个指针
	if (p == NULL || flag > pos-1)
		printf("ERROR, Wrong Position\n");
	else
	{
		LinkList Nextp = p->next;
		p->next = Nextp->next;
		free(Nextp);
	}
}

和前面的一样，经过循环-判断体系，找到我要删除的前一个，在利用前面讲过的头删方法，创建临时指针指向待删元素，调整顺序关系，最后完成删除。

整表初始化

void CreatWholeListFronthead(LinkList* head, int n)//直接创建带表头的有n个节点的链表，前面创建了头节点形式,并且采取头插法创建链表
{
	/*为什么要传递的是head的二级指针*/
	/*因为,因为我们先导入的是一个一块指向下一个节点的指针，我们想要修改这个指针，就只能导入他的地址，通过解引用来改变它的值*/
	*head = (Node*)malloc(sizeof(Node)); //头节点创建完毕
	//head是一个指针，指向LinkList即链表节点地址，所以head是一个指向链表节点地址的指针，因此*head指向的是链表节点
	(*head)->next = NULL;
	int flag;
	for (flag = 1; flag <= n; flag++)//多次首插法
	{
		LinkList p = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
		/*为什么这里不直接用Node节点形式创建变量？*/
		/*因为才用指针调用更加简单*/
		int t;
		scanf_s("%d", &t);
		p->data = t;
		p->next = (*head)->next;
		(*head)->next = p; 
	}
}

我们这里采用头插法的形式整表创建链表，由于头节点没有初始化，所有我们要先初始化头节点，再一点一点进行首插法。

链表初始化-尾插法

void CreatWholeListBackhead(LinkList* head, int n)//创建带有表头的n个节点的链表，前面创建了头节点的指针，采取尾插法创建链表
{
	*head = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
	(*head)->next = NULL;
	//头节点初始化完毕
	int flag;
	LinkList fp = *head;//头节点 firstpoint
	LinkList lp;//尾节点lastpoint
	lp = fp;
	for (flag=1; flag <= n; flag++)
	{
		/*int t;
		scanf_s("%d", &t);
		SLTPushBack(*head, t);
		接口函数形式*/
		int t;
		scanf_s("%d", &t);
		LinkList NewNode = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
		NewNode->data = t;
		NewNode->next = NULL;
		//while (fp->next != NULL)
		//{
		//	fp = fp->next;
		//}//头节点是链表的唯一标志
		lp->next = NewNode; //尾节点的下一位指向我新生成的节点
		lp = NewNode;//这时我们的新生成的节点尾插后又变成了新的尾节点
		/*这样不用每次都while循环到最后，省时间*/
	}
}

和前面几乎一样，不解释了QWQ

链表的整表删除

void ClearList(LinkList* head) //与前面整表创建相对应的整表删除
{
	LinkList p, temp;
	p = (*head)->next; //先拿到第一个节点
	if (p!=NULL	) {
		
		while (p->next != NULL)
		{
			temp = p;
			p = p->next;
			free(temp);
		}
		(*head)->next = NULL;
		printf("整表删除完毕\n");
	}
	else
	{
		printf("表为空表\n");
	}
}

删除链表是整个操作的最后一步，我们仿照以前删除头节点的方式删除头节点。删除后原本第二个的位置就变成了头节点，再重复上述过程，最后我们就把head指针指向的地址清空，完成整表的删除工作

这里就是我们梳理的单向链表的整个接口函数，感谢大家的阅读。

参考教材

《数据结构》严蔚敏