数据结构（3）单链表

最新推荐文章于 2025-07-27 21:45:00 发布
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分类专栏： C语言篇 文章标签： 数据结构
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/seanmooPercy/article/details/149616908

1、链表的引入

        顺序表带来了很多方便，但是又带来了以下几个问题：（1）中间/头部的插入和删除，时间复杂度为O(N) ；（2）增容需要申请新空间，拷贝数据，释放旧空间，会有不小的消耗 ； （3）增容一般是呈二倍增长，势必会有一定的空间浪费 。

        想要解决以上的问题，就需要一个新的数据结构——链表

2、概念与结构

        链表是一种物理存储结构上非连续、非顺序的存储结构。链表由结点组成，结点的组成主要有两个部分：当前结点要保存的数据 和 保存下一个结点的地址（指针变量）。

struct SListNode
{
	//存储的数据
	int data;
	//指向下一个节点的指针
	struct SListNode* next;
};
SLTNode* SLTbuyNode(SLTDataType x)
{
	//根据x创建结点
	SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;

	return newnode;
}

 

3、单链表的实现

 

//尾插
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = SLTbuyNode(x);
	//链表为空
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		//找尾
		SLTNode* ptail = *pphead;
		while (ptail->next)
		{
			ptail = ptail->next;
		}
		ptail->next = newnode;
	}
}

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

//尾删
void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
	assert(pphead && *pphead);
	//只有一个结点
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		//找prev和ptail
		SLTNode* prev = NULL;
		SLTNode* ptail = *pphead;
		while (ptail->next)
		{
			prev = ptail;
			ptail = ptail->next;
		}
		prev->next = NULL;
		free(ptail);
		ptail = NULL;
	}
}

//头删
void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
	assert(pphead && *pphead);

	SLTNode* next = (*pphead)->next;
	free(*pphead);
	*pphead = next;
}

首先要找到pos位置的前一个节点prev，遍历整个链表，循环条件prev->next != pos。如果pos位置刚好是头结点，循环会出现空指针异常，因此要分两种情况。

//在指定位置之前插入数据
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pphead && pos);
	//当pos指向第一个节点，是头插
	if (pos = *pphead)
	{
		SLTPushFront(pphead, x);
	}
	else
	{
		SLTNode* newnode = SLTbuyNode(x);
		//找pos的前一个节点
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->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;
}

 这里为什么函数参数部分只有两个参数？因为我们可以直接通过pos->next来找到下一个节点，就不用像前面那样传头结点的指针来遍历链表。

//删除pos结点
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{
	assert(pphead && pos);
	//pos是头结点
	if (pos == *pphead)
	{
		SLTPopFront(pphead);
	}
	else
	{
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->next = pos->next;
		free(pos);
		pos = NULL;
	}
}

4、完整参考代码

SList.h
#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>

//定义链表的结构——结点的结构
typedef int SLTDataType;
typedef struct SListNode
{
	SLTDataType data; //存储的数据
	struct SListNode* next; //指向下一个节点
}SLTNode;

//链表的打印
void SLTPrint(SLTNode* phead);

//尾插
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);

//头插
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);

//尾删
void SLTPopBack(SLTNode** pphead);

//头删
void SLTPopFront(SLTNode** pphead);

//查找
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, 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结点
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos);

//删除pos位置之后的结点
void SLTEraseAfter(SLTNode* pos);

//销毁链表
void SListDestroy(SLTNode** pphead);
SList.c
#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "SList.h"

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

SLTNode* SLTbuyNode(SLTDataType x)
{
	//根据x创建结点
	SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;

	return newnode;
}

//尾插
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = SLTbuyNode(x);
	//链表为空
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		//找尾
		SLTNode* ptail = *pphead;
		while (ptail->next)
		{
			ptail = ptail->next;
		}
		ptail->next = newnode;
	}
}

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

//尾删
void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
	assert(pphead && *pphead);
	//只有一个结点
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		//找prev和ptail
		SLTNode* prev = NULL;
		SLTNode* ptail = *pphead;
		while (ptail->next)
		{
			prev = ptail;
			ptail = ptail->next;
		}
		prev->next = NULL;
		free(ptail);
		ptail = NULL;
	}
}

//头删
void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
	assert(pphead && *pphead);

	SLTNode* next = (*pphead)->next;
	free(*pphead);
	*pphead = next;
}

//查找
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* pcur = phead;
	while (pcur)
	{
		if (pcur->data == x)
		{
			return pcur;
		}
		pcur = pcur->next;
	}
	return NULL;
}

//在指定位置之前插入数据
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pphead && pos);
	//当pos指向第一个节点，是头插
	if (pos = *pphead)
	{
		SLTPushFront(pphead, x);
	}
	else
	{
		SLTNode* newnode = SLTbuyNode(x);
		//找pos的前一个节点
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->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结点
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{
	assert(pphead && pos);
	//pos是头结点
	if (pos == *pphead)
	{
		SLTPopFront(pphead);
	}
	else
	{
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->next = pos->next;
		free(pos);
		pos = NULL;
	}
}

//删除pos位置之后的结点
void SLTEraseAfter(SLTNode* pos)
{
	assert(pos && pos->next);
	SLTNode* del = pos->next;
	pos->next = del->next;
	free(del);
	del = NULL;
}

//销毁链表
void SListDestroy(SLTNode** pphead)
{
	SLTNode* pcur = *pphead;
	while (pcur)
	{
		SLTNode* next = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = next;
	}
	*pphead = NULL;
}
test.c
#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "SList.h"

void test01()
{
	//创建空链表
	SLTNode* plist = NULL;
	//SLTPrint(plist);
	SLTPushBack(&plist, 1);
	SLTPushBack(&plist, 2);
	SLTPushBack(&plist, 3);
	SLTPushBack(&plist, 4);
	SLTPrint(plist);

	//SLTPopBack(&plist);
	//SLTPrint(plist);

	//SLTPopFront(&plist);
	//SLTPrint(plist);

	SLTNode* find = SLTFind(plist, 3);
	SLTInsertAfter(find, 100);
	SLTPrint(plist);

	SListDestroy(&plist);
}

int main()
{
	test01();

	return 0;
}

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