【数据结构】多图警告！单链表的操作实现以及原理

最新推荐文章于 2025-08-01 12:58:54 发布
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#数据结构 #链表 #算法

文章详细介绍了单链表的基本知识，包括其线性数据结构特性以及相对于顺序表的优势。接着，通过代码示例展示了单链表的打印、头插尾插、头删尾删、查找和特定位置增删等基本操作的实现。此外，文中强调了在操作链表时需要注意的内存管理和指针处理问题。

仙人有待乘黄鹤，海客无心随白鸥。                                                                      ——李白

目录

一、单链表的基本知识

1.1单链表

​编辑 

1.2单链表的基本操作

二、单链表的实现

2.1单链表的打印

2.2单链表的头插尾插

2.3单链表的头删尾删

2.4单链表的查找

2.5单链表的特定位置增删

2.6完整实现代码

一、单链表的基本知识

1.1单链表

单链表是一种线性的数据结构，相较于顺序表，单链表进行数据操作的效率会优化很多。单链表使用任意一组存储单元来保存线性的数据，并不需要使用连续地址的存储位置，仅通过指针进行访问下一元素，。因此，单链表的物理结构并不要求像逻辑结构一样连续。

单链表的定义可以使用结构体完成

typedef int SLTDataType;//数据类型

typedef struct SListNode
{
	SLTDataType data;
	struct SListNode* next;//指向结构体的下一个位置，使数据链式连接
}SLTNode;

1.2单链表的基本操作

单链表作为一种链式数据存储结构，能实现的操作有查看数据（打印）、增加数据（头插尾插）、删除数据（头删尾删）、插入数据、查找特定数据、删除特定位置的数据等操作。

相较于由数组模拟的顺序表而言，结构体形成的单链表无需在意容量大小，并且在插入数据的时候也不用一次次遍历整个链表。

二、单链表的实现

2.1单链表的打印

由单链表的逻辑结构可知，单链表是通过next指针指向下一个元素的，那么一个指针从头开始遍历整个链表一直到NULL，即可完成单链表的打印。话不多说，上代码

void SLTPrint(SLTNode* phead)
{
	SLTNode* cur = phead;//头指针
	//遍历链表打印
	while (cur)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

2.2单链表的头插尾插

如何在原有链式结构上添加新数据？答案是看物理结构。那么到底怎么实现呢？答案还是看物理结构。

既然链表是由结构体实现的，那么对于一个要插入的数据data，我们首先要为它开辟一块结构体空间。

此时再来观察链表的物理结构，很显然我们只需改变箭头的方向（即next指向的位置）便可完成数据的插入。 

 上代码

SLTNode* BuySLTNode(SLTDataType x)
{
	//为新数据开辟空间
	SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return NULL;//开辟失败
	}
	newnode->data = x;
	newnode -> next = NULL;
	return newnode;
}

void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);
	SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
	//case1：空链表
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	//case2：非空链表
	else
	{
		//找尾
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
		tail->next = newnode;
	}
}

void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);
	SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
	newnode -> next = *pphead;//头插
	*pphead= newnode;//换头
}

2.3单链表的头删尾删

有了上面头插尾插的经验，相信大家对头删尾删也有了初步的想法。没错，将next跳过下一个位置即可完成链表的删除，但是仍有一些细节需要注意。

特别注意的是，由于尾删时需要先找到尾节点的位置，如果我们直接将尾节点置为空，则会形成尾指针为野指针的现象，因此我们要找尾节点的上一个next并将其置为空。

看代码

void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
	assert(*pphead);
	assert(pphead);
	SLTNode* first = *pphead;
	*pphead = first->next;
	free(first);
	first = NULL;
}

void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
	assert(*pphead);
	assert(pphead);
	//case1:一个节点
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	//case2:多个节点
	else
	{
		//找尾
		SLTNode* tail = *pphead;
		//尾节点的上一个节点的next置空 不然尾节点则为野指针
		while (tail->next->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
		free(tail->next);
		tail -> next = NULL;

	}
}

2.4单链表的查找

查找即简单遍历链表，与打印相似，在此不过多介绍，直接看代码吧。

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

2.5单链表的特定位置增删

对于给定的pos位置进行增删，原理与头尾的操作相似，但是如果pos在链表中间位置，则需调整pos位置的前一个的next，当然如果pos本身就是头尾，那其实与上面的操作无异。

//pos位置插入
void SListInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);
	assert(pos);
	if (pos == *pphead)
	{
		SLTPushFront(pphead, x);
	}
	else
	{
		//pos的前一个位置
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
		prev->next = newnode;
		newnode->next = pos;
	}
}

//pos位置删除
void SListErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{
	assert(pphead);
	assert(pos);
	if (pos == *pphead)
	{
		SLTPopFront(pphead);
	}
	else
	{
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->next = pos->next;
		free(pos);
		pos = NULL;
	}
}

//pos位置的后一个插入
void SListInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pos);
	SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}

//pos位置的后一个删除
void SListEraseAfter(SLTNode* pos)
{
	assert(pos);
	assert(pos->next);
	SLTNode* del = pos->next;
	pos->next = del->next;
	free(del);
	del = NULL;
}

2.6完整实现代码

//SList.h 头文件
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>

typedef int SLTDataType;

typedef struct SListNode
{
	SLTDataType data;
	struct SListNode* next;
}SLTNode;


void SLTPrint(SLTNode* phead);
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);

void SLTPopBack(SLTNode** pphead);
void SLTPopFront(SLTNode** pphead);

SLTNode* SListFind(SLTNode* pead, SLTDataType x);
void SListInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x);
void SListErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos);
void SListInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x);
void SListEraseAfter(SLTNode* pos);
//Slist.c源文件

#include "SList.h"

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

SLTNode* BuySLTNode(SLTDataType x)
{
	//开辟空间
	SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return NULL;
	}
	newnode->data = x;
	newnode -> next = NULL;
	return newnode;
}

void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);
	SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
	//case1：空链表
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	//case2：非空链表
	else
	{
		//找尾
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
		tail->next = newnode;
	}
}

void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);
	SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
	newnode -> next = *pphead;//头插
	*pphead= newnode;//换头
}

void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
	assert(*pphead);
	assert(pphead);
	//case1:一个节点
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	//case2:多个节点
	else
	{
		//找尾
		SLTNode* tail = *pphead;
		//尾节点的上一个节点的next置空 不然尾节点则为野指针
		while (tail->next->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
		free(tail->next);
		tail -> next = NULL;

	}
}

void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
	assert(*pphead);
	assert(pphead);
	SLTNode* first = *pphead;
	*pphead = first->next;
	free(first);
	first = NULL;
}

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

//pos位置插入
void SListInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);
	assert(pos);
	if (pos == *pphead)
	{
		SLTPushFront(pphead, x);
	}
	else
	{
		//pos的前一个位置
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
		prev->next = newnode;
		newnode->next = pos;
	}
}

//pos位置删除
void SListErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{
	assert(pphead);
	assert(pos);
	if (pos == *pphead)
	{
		SLTPopFront(pphead);
	}
	else
	{
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->next = pos->next;
		free(pos);
		pos = NULL;
	}
}

//pos位置的后一个插入
void SListInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pos);
	SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}

//pos位置的后一个删除
void SListEraseAfter(SLTNode* pos)
{
	assert(pos);
	assert(pos->next);
	SLTNode* del = pos->next;
	pos->next = del->next;
	free(del);
	del = NULL;
}

本章到此就结束了，希望大家可以对单链表有一个清晰的认识。

（最近压力有些大，这几天有隐隐摆烂的痕迹，要从现在找回状态，加油！）

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