单链表详解（无哨兵位），实现增删改查

1.顺序表对比单链表的缺点

  1. 中间或头部插入时，需要移动数据再插入，如果数据庞大会导致效率降低
  2. 每次增容就需要申请空间，而且需要拷贝数据，释放旧空间
  3. 增容造成浪费，因为一般都是以2倍增容

2.链表的基础知识

  1. 链表也是线性表的一种。物理结构：不一定线性，逻辑结构：一定是线性的
  2. 链表物理结构也不是线性的。链表由一个一个的节点组成
  3. 节点由：数据和指向下一个地方的指针。每一个节点都会存储下一个节点的地址
  4. List 表示链表， S表示single ，Node表示节点

2.1链表基本结构

typedef int SLDataType;//节点类型，S 表示节点，L表示链表
typedef struct SListNode
{SLDataType data;struct SListNode* next;
}SLNode;

3.代码实现

  1. 设置三个文件，SList.h 头文件 SList.c 功能实现文件，test.c测试文件
  2. 声明写在头文件里面 SList.h
#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>//用一个就申请一个空间
#include <assert.h>typedef int SLDataType;
typedef struct SListNode
{int data;struct SListNode* next;
}SLNode;//链表打印
void SLPrint(SLNode* phead);

3.1.实现思路

  1. 为两个节点开辟空间，并通过赋值给他们链接起来，通过节点内的地址
  2. 通过传过来的头节点去找尾节点，从而达到遍历链表
  3. 通过改变pcur的指向，相当于可以访问下一块空间了

void SLPrint(SLNode* phead)//phead 表示头节点
{SLNode* pcur = phead;//pcur 临时的节点while (pcur != 0){printf("%d->", pcur->data);pcur = pcur->next;}printf("NULL\n");
}

3.1.1测试方法

  1. 开辟了空间并且把他们都串起来。
void SListTest1()
{SLNode* Node1 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));//初始化Node1->data = 1;SLNode* Node2 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));Node2->data = 2;SLNode* Node3 = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));Node3->data = 3;Node1->next = Node2;Node2->next = Node3;Node3=->next = NULL;//最后一个置为NULL//打印链表SLPrint(Node1);
}

3.1.2当while循环条件不一样时

  1. 这里用图说明问题，当pcur 和pcur->next 。pcur不为NULL，还会多走一步。
  2. pucr->next 为空不往下走，就是说，pcur 比pcur->next,多走一步

4.0尾插

  1. 在尾插开始之前，需要判断两种情况
    1. 第一种就是空链表和非空链表，如果为空链表，肯定要开辟空间的
    2. 在这个新开辟的空间里面，顺便一起把需要插入的数据放这里一起插入，也就说涉及到插入会对空间进行增加的就要新空间
    3. 开辟好了空间，判断有效性，然后放入数据，再给个NULL
//新空间
SLNode* SLBuyNode(SLDataType x)
{SLNode* Newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));if (Newnode == NULL){perror("malloc New");exit(1);//非0表示异常返回，会导致直接跳出整个程序}//开辟完新空间记得放入数据Newnode->data = x;Newnode->next = NULL;return Newnode;//开辟完空间要记得返回
}
  1. 如果不是空链表，就要通过头结点找到尾节点，一定是要找到存放下一个节点的next
  2. 找了尾节点，就可以直接在尾节点放上新开辟好，因为对应数据已经在新空间里弄好了
//链表尾插
void SLPushBack(SLNode** pphead, SLDataType x)
{assert(pphead);//这里不能判断*pphead,因为有可能本来就是空链表//尾插的时候需要看是否为NULL,空链表和非空链表SLNode* Newnode = SLBuyNode(x);//把需要插入的值传过去if (*pphead == NULL){*pphead = Newnode;//如果是NULL就把新开辟的给到头节点}else{SLNode* ptail = *pphead;while (ptail->next != NULL)//查找尾节点{ptail = ptail->next;}ptail->next = Newnode;//新节点里面已经置为空指针}
}

4.1测试方法

  1. 往后的测试方法都不写了，学会了后根据对应参数测试就OK了。
  2. 这里注意一定要传二级指针的地址，对一级指针改变指向就是要传二级指针
  3. 举个例子，看下面一个传址调用，另外一个是传值调用

SListTest2()
{SLNode* node = NULL;//新创建的节点要初始化//测试尾插//SLPushBack(&node, 2);//SLPushBack(&node, 3);//SLPushBack(&node, 4);//SLPrint(node);//测试头插SLPushFront(&node, 4);SLPushFront(&node, 3);SLPushFront(&node, 2);SLPushFront(&node, 1);SLPrint(node);
}

1.可以看上面你要&node的地址才能对node改变，而不是他创建node，而你就传node，这个就和传值调用不就一样了吗？

5.0头插

  1. assert(pphead);//这里不能判断*pphead,因为有可能本来就是空链表
  2. 头插当然就很简单了，直接让新开辟的空间指向头节点
  3. 然后把头结点权限给新空间，让他newnode来当第一个
//链表头插
void SLPushFront(SLNode** pphead, SLDataType x)
{assert(pphead);//这里不能判断*pphead,因为有可能本来就是空链表SLNode* newnode = SLBuyNode(x);newnode->next = *pphead;//把之前的头节点给到新节点*pphead = newnode;//头插成为新节点
}

6.0尾删

  1. 第一种：如果是一个节点就可以直接删除
  2. 第二种：在进行尾删的时候也要找尾，而且还有保留前一个节点的地址
  3. 然后保留的前一个节点的地址，他指向的下一个地址就可以置为NULL
//链表尾删
void SLDelBack(SLNode** pphead)
{//传过来的地址必须有效assert(pphead && *pphead);//首先要考虑2种情况，有链表的情况,一个节点的情况if ((*pphead)->next == NULL){free(*pphead);*pphead = NULL;}else{SLNode* ptail = *pphead;//再创建一个临时的指针更好，可以避免优先级问题，还有能保留源地址SLNode* pcur = *pphead;while (ptail->next){pcur = ptail;//ptail指向前的一个节点ptail = ptail->next;}free(ptail);//直接free ptailptail = NULL;pcur->next = NULL;}
}

6.1尾删最后一步，倒推图

7.头删

  1. 链表不能为空，为NULL删什么啊，当然对应的二级指针也不能为空
  2. -> 符号优先级 比 * 星号高
  3. 两个问题点
    1. 一个节点：这个问题怎么提出的因为链表为空不能删会报错，那么本身方法无意义了
    2. 多个节点：先把指向的节点给到*pphead，也就是我们的头节点，然后再删除之前的头节点
  4. 头删的时候要把这个节点删除，但是我们要能找到下一个节点并成为头节点
  5. 由此可以得出先把next = Node1->next。不能直接给赋值给*pphead，因为后面还要删除头节点，所以我们先保存下一个节点的地址
void SLDelFront(SLNode** pphead)
{assert(pphead && *pphead);//链表为空就没有删除的意义了SLNode* next = (*pphead)->next;//保存下一个节点free(*pphead);*pphead = next;
}

8.链表查找节点

  1. 在查找链表的时候，你可能要想想，指针走到后面的NULL，万一后面还有需要查找的值呢？所以还要备份一个源数据
  2. 遍历向后查找，找到返回这个节点。
  3. 这个查找代码就是向后遍历，如果相等就返回，否则返回NULL
SLNode* SLFind(SLNode* phead, SLDataType x)
{assert(phead);//等价与 phead != NULLSLNode* pcur = phead;//可能需要多次查找while (pcur)//结束调试是最后一个节点的后一个NULL，往下查找无意义{if (pcur->data == x){return pcur;//如果到了当前节点，就找到当前节点下面的值}pcur = pcur->next;//访问到当前节点指向的下一个，没有向下查找条件会死循环}return NULL;
}

9.指定位置之前插入

  1. insert 插入 after 在什么之后 prev 在什么之前，对数据增加和删除，就需要二级指针
  2. 链表的二级指针不能为空，而且链表也不能为空 因为要pos要通过链表找打指定位置，当然pos也不能为NULL，在NULL的位置插入吗
  3. prev需要找到pos之前的位置while(prev->next ! = 0),没有找到就继续往下走
  4. prev 和 pos都找到了，那么要在两者之前插入
  5. 注意：关于pos参数，是Find查找到前的，因为find是查找函数，找到指定位置然后返回
void SLInsert(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLDataType x)
{assert(pphead && *pphead);assert(pos);//不能为空，为你还找啥呢？if (pos == *pphead){SLPushFront(pphead, x);}else{SLNode* prev = *pphead;//prev 表示 pos的前一个节点SLNode* newnode = SLBuyNode(x);while (prev->next != pos)//如过指向的下一个节点不是pos，则继续往下找{prev = prev->next;}newnode->next = pos;prev->next = newnode;}
}

10.在指定位置之后插入数据

  1. 从图中可以看出正确的方式是的二种，第一种导致找不到pos->next的节点
  2. 在指定位置之后不需要第一个有效节点，用不到第一个节点，通过pos就可以找到后面一个节点
//在指定位置之后插入
void SLInsetAfter(SLNode* pos, SLDataType x)
{assert(pos);//指定为空，还怎么删除SLNode* newnode = SLBuyNode(x);newnode->next = pos->next;pos->next = newnode;//pos->next 原先指向的数据已经给到newnode->next
}

11.pos位置删除

  1. 首先就是要断言，传过来的二级指针里面装着的链表，当然都不能为空，pos节点为空了就说明指定位置没有该数据
  2. 情况1：pos不是第一个有效节点的位置
  3. 情况2：pos是第一个有效节点的位置
//删除pos节点
void SLErase(SLNode** pphead, SLNode* pos)
{assert(pphead && *pphead);assert(pos);//两种情况：1.pos节点没有指向第一个有效节点，反之就是指向了if (pos == *pphead){//相当于头删了SLDelFront(pphead);}else{SLNode* prev = *pphead;while (prev->next != pos)//他指向的节点，等于了pos就相当于找到了前一个节点{prev = prev->next;//通过当前的找到下一个，直到找到pos}//prev -> pos -> pos->nextprev->next = pos->next;free(pos);pos = NULL;}
}

12.pos之后的节点删除

  1. pos和pos->next,的节点都不能为NULL，下一个节点为NULL你删除什么？
  2. 在删除pos之后的节点之前，我们要先保存pos->next这个节点，防止内存泄漏，创建一个临时的del 变量来保存
//删除pos节点之后的
void SLEraseAfter(SLNode* pos)
{assert(pos && pos->next);//都不能为空SLNode* del = pos->next;pos->next = del->next;free(del);del = NULL;
}

13.销毁节点

  1. 销毁节点需要一个一个的销毁
  2. 大致的思路是
    1. 先保存下一个节点的地址，然后再释放这个节点
    2. 释放完后，把下一个节点的地址给pcur，从而构成循环
    3. 直到为NULL为止
//销毁链表
void SLDesTroy(SLNode** pphead)
{SLNode* pcur = *pphead;while (pcur){SLNode* del = pcur->next;//在销毁之前保存下一个节点的地址free(pcur);pcur = del;}pcur = NULL;
}

4.最后的完整代码

4.1头文件部分

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
typedef int SLDataType;
typedef struct SListNode
{SLDataType val;struct SListNode* next;
}SLNode;//链表打印
void SLPrint(SLNode* phead);//链表尾插和头插
void SLPushBack(SLNode** pphead, SLDataType x);
void SLPushFront(SLNode** pphead, SLDataType x);//链表头删和尾删
void SLDelBack(SLNode** pphead);
void SLDelFront(SLNode** pphead);//链表查找
SLNode* SLFind(SLNode* phead, SLDataType x);//链表pos之前插入
void SLInset(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLDataType x);//链表pos之后插入
void SLInsetAfter(SLNode* pos, SLDataType x);//链表pos节点删除
void SLErase(SLNode** pphead,SLNode* pos);//链表pos之后删除
void SLEraseAfter(SLNode* pos);//链表的销毁
void SLDesTroy(SLNode* pphead);

4.2方法部分

#include "SList.h"
void SLPrint(SLNode* phead)
{SLNode* pcur = phead;while (pcur)//如果是pcur->next为结束条件会导致，提前结束不进入循环{printf("%d->", pcur->val);pcur = pcur->next;}printf("NULL\n");
}
//新节点空间
SLNode* SLBuyNode(SLDataType x)
{SLNode* Newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));if (Newnode == NULL){perror("malloc new");exit(1);//异常返回退出整个工程}Newnode->val = x;Newnode->next = NULL;return Newnode;
}
//尾插
void SLPushBack(SLNode** pphead, SLDataType x)
{assert(pphead);SLNode* newnode = SLBuyNode(x);//空链表和非空链表if (*pphead == NULL){*pphead = newnode;}else{SLNode* ptail = *pphead;while (ptail->next != NULL){ptail = ptail->next;}ptail->next = newnode;}
}
//头插
void SLPushFront(SLNode** pphead, SLDataType x)
{assert(pphead);SLNode* newnode = SLBuyNode(x);newnode->next = *pphead;*pphead = newnode;//直接把第一个节点的位置给newnode，成为新的头结点
}//尾删
void SLDelBack(SLNode** pphead)
{assert(pphead && *pphead);//一个节点的情况if ((*pphead)->next == NULL){free(*pphead);*pphead = NULL;}else{SLNode* prev = *pphead;//保留的前一个节点SLNode* ptail = *pphead;while (ptail->next != NULL)//跳出循环就表示找到前一个节点了{prev = ptail;//保留了结束前的前一个地址ptail = ptail->next;}free(ptail);ptail = NULL;prev->next = NULL;//指向的下一个节点为NU}
}//头删
void SLDelFront(SLNode** pphead)
{assert(pphead && *pphead);SLNode* pcur = (*pphead)->next;free(*pphead);*pphead = pcur;
}//查找
SLNode* SLFind(SLNode* phead, SLDataType x)
{assert(phead);SLNode* pcur = phead;while (pcur){if (pcur->val == x)return pcur;pcur = pcur->next;}return NULL;
}//pos位置之前插入
void SLInset(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLDataType x)
{assert(pphead && *pphead);assert(pos);SLNode* newnode = SLBuyNode(x);if (*pphead == pos)//因为下面一种会找不到{SLPushFront(pphead, x);//这里要传二级指针因为，要对链表进行改变}else{SLNode* prev = *pphead;while (prev->next != pos){prev = prev->next;}//perv posnewnode->next = pos;prev->next = newnode;}}
//pos之后插入
void SLInsetAfter(SLNode* pos, SLDataType x)
{assert(pos);SLNode* newnode = SLBuyNode(x);newnode->next = pos->next;pos->next = newnode;
}//pos位置处删除
void SLErase(SLNode** pphead, SLNode* pos)
{assert(pos);if (*pphead == pos)//调用头删{SLDelFront(pphead);}else{SLNode* prev = *pphead;while (prev->next != pos){prev = prev->next;}prev->next = pos->next;free(pos);pos = NULL;}
}//pos之后删除
void SLEraseAfter(SLNode* pos)
{assert(pos && pos->next);//pos后面的一个节点也不能为NULLSLNode* del = pos->next;pos->next = del->next;free(del);del = NULL;
}//销毁链表
void SLDesTroy(SLNode** pphead)
{SLNode* pcur = *pphead;while (pcur){SLNode* del = pcur->next;//在销毁之前保存下一个节点的地址free(pcur);pcur = del;}pcur = NULL;
}

4.3测试部分

#include "SList.h"
SListTest1()
{SLNode* node = NULL;//新创建的节点要初始化//测试尾插//SLPushBack(&node, 2);//SLPushBack(&node, 3);//SLPushBack(&node, 4);//SLPrint(node);//测试头插SLPushFront(&node, 4);SLPushFront(&node, 3);SLPushFront(&node, 2);SLPushFront(&node, 1);SLPrint(node);测试尾删//SLDelBack(&node);//SLDelBack(&node);//SLDelBack(&node);//SLDelBack(&node);//SLPrint(node);测试头删//SLDelFront(&node);//SLDelFront(&node);//SLDelFront(&node);//SLDelFront(&node);//SLDelFront(&node);//SLPrint(node);//测试查找SLNode* find = SLFind(node,3);if (find)//非0值，NULL其实原本意思也是0printf("找到了\n");elseprintf("没找到\n");//pos前插入//SLInset(&node, find, 11);//SLPrint(node);//pos后插入//SLInsetAfter(find, 22);//SLPrint(node);//删除pos位置//SLErase(&node, find);//SLPrint(node);//删除pos位置之后的SLEraseAfter(find);SLPrint(node);SLDesTroy(&node);
}
int main()
{SListTest1();return 0;
}

总结：

  1. 做代码题的时候，把可能发生情况按照步骤写清楚，分为几点等等
  2. 最好把每个情况里的推导步骤也要写清楚

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