链表引入
问：上次我们看了顺序表，那么顺序表有些什么优缺点呢？
优点：
顺序表是连续的物理空间，方便下标的随机访问。
缺点：
1.增容需要申请新空间，拷贝数据，释放旧的空间。会有一定消耗。
2.头部或者中间位置插入或者删除数据，需要挪动数据，效率较低。
3.可能存在一定空间占用，浪费空间，不能按需申请和释放空间。
为了解决上诉问题，我们引入了链表。首先我们先来看看单链表。
链表介绍
链表是一种物理存储结构上非连续、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。链表由一系列结点（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个节点包含两部分：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。
实际上，链表的结构多样，如下：
1.单向或者双向
2.带头或者不带头
3.循环或者非循环
创建链表
链表是由结点链接而成的，所以创建链表需要创建一个结点类型。该类型由指针域和数据域组成。
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typedef int SLTDataType; typedef struct SListNode { SLTDataType data;//用来存放该结点的数据 struct SListNode* next;//用来存放下一个结点的地址 }SListNode; |
打印链表
从头指针指向的位置开始，依次向后打印，知道cur访问到NULL就结束循环。
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void SListPrint(SListNode* phead); void SListPrint(SListNode* phead) { SListNode* cur = phead;//我们一般不会改变头指针，所以我们把头指针赋值给cur while (cur)//链表结束条件 { printf("%d->", cur->data); cur = cur->next; } printf("NULL\n");//表示数据已经打印完毕 } |
创建结点
每当我们需要插入一个数据，我们就需要申请一个结点，如果每次都重新申请就会很麻烦，所以我们将创建一个新结点封装为一个函数。
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SListNode* BuySListNode(SLTDataType x) { SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode)); if (newnode == NULL) { printf("BuySListNode::%s\n", strerror(errno));//若申请失败，则打印错误信息 exit(-1); } else { newnode->data = x;//将数据赋值到新点的数据域 newnode->next = NULL;//新结点指针域置为空指针 } return newnode;//返回新结点的地址 } |
单链表尾插
我们需要将尾插分为两种情况：
情况一： 链表为空，我们直接让头指针指向新的结点即可。
情况二： 链表已经有多个结点，我们需要找到链表的最后一个结点，然后让最后一个结点指向新的结点。
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void SListPushBack(SListNode** pphead, SLTDataType x); void SListPushBack(SListNode** pphead, SLTDataType x) { assert(pphead); SListNode* newnode = BuySListNode(x); //链表为空 if (*pphead == NULL) { *pphead = newnode;//头指针指向新的结点 } //链表不为空 else { SListNode* tail = *pphead; while (tail->next != NULL) { tail = tail->next; } tail->next = newnode; } } |
注意： 链表头插函数的参数我们应该传头指针的地址，而不是头指针本身。如果为传值调用，那么形参是实参的一份临时拷贝，对形参的改变不会影响实参。
单链表头插
单链表头插时，我们申请一个新的结点，然后让新结点的指针域指向之前的第一个结点，然后让头指针指向新结点。
注意：这两步操作的顺序不可以颠倒，如果先让头指针指向了新结点，那么将不可能找到第一个结点的位置了。也不可能在找到后面的数据了。
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void SListPushFront(SListNode** pphead, SLTDataType x); void SListPushFront(SListNode** pphead, SLTDataType x) { assert(pphead); SListNode* newnode = BuySListNode(x); newnode->next = *pphead; *pphead = newnode; } |
单链表尾删
演示一种错误的写法：
对于单链表的尾删，我们需要考虑三种情况：
1.链表为空时，不做任何处理。
2.链表只有一个结点时，释放该结点，然后将头指针置为空。
3.链表有多个结点时，有两种处理方法，详见一下代码。
代码一： 找到最后一个结点的前一个结点，释放最后一个结点。将前一个结点的指针域置为空指针。
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void SListPopBack(SListNode** pphead); void SListPopBack(SListNode** pphead) { assert(pphead); if (*pphead == NULL) return; else if ((*pphead)->next == NULL) { free(*pphead); *pphead = NULL; } else { SListNode* prev = NULL; SListNode* tail = *pphead; while (tail->next != NULL) { prev = tail; tail = tail->next; } free(tail); tail = NULL; prev->next = NULL; } } |
代码二： 找到最后一个结点的前一个结点，将后一个结点释放掉，然后在置为空就可以了。
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void SListPopBack(SListNode** pphead); void SListPopBack(SListNode** pphead) { assert(pphead); if (*pphead == NULL) return; else if ((*pphead)->next == NULL) { free(*pphead); *pphead = NULL; } else { SListNode* tail = *pphead; while (tail->next->next != NULL) { tail = tail->next; } free(tail->next); tail->next = NULL; } } |
单链表头删
若链表为空，则不处理。若链表不为空，让头指针指向第二个结点，释放掉第一个结点。
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void SListPopFront(SListNode** pphead); void SListPopFront(SListNode** pphead) { assert(pphead); if (*pphead == NULL)//链表为空 return; else { SListNode* head = *pphead; *pphead = head->next;//让头指针指针域中的地址指向头指针 free(head);//释放第一个结点 head = NULL; } } |
在pos位置之前插入数据
若pos是第一个结点，我们直接调用之前写的头插。若pos不是第一个结点，我们找到pos位置的前一个结点，让新的结点指向地址为pos的结点，然后让前一个结点指向新结点。
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void SListInsertBefore(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLTDataType x); void SListInsertBefore(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLTDataType x) { assert(pphead); assert(pos); if (*pphead == pos) { SListPushFront(pphead,x);//头插函数 } else { SListNode* prev = *pphead; while (prev->next != pos)//找到pos的前一个结点 { prev = prev->next; } SListNode* newnode = BuySListNode(x); newnode->next = prev->next;//让新结点指向pos结点 prev->next = newnode;//让前一个结点指向新结点 } } |
在pos位置之后插入数据
让新结点指向该位置的下一个位置，然后让该位置的结点指向新结点。
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void SListInsertAfter(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLTDataType x); void SListInsertAfter(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLTDataType x) { assert(pphead); SListNode* newnode = BuySListNode(x); newnode->next = pos->next; pos->next = newnode; } |
删除pos位置结点
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void SListErase(SListNode** pphead, SListNode* pos); void SListErase(SListNode** pphead, SListNode* pos) { assert(pphead); assert(pos); if (*pphead == pos) { SListPopFront(pphead); } else { SListNode* 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
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void SListEraseAfter(SListNode* pos); void SListEraseAfter(SListNode* pos) { assert(pos); SListNode* next = pos->next; if (next)//如果next不为空，则条件为真 { pos->next = next->next;//让pos指向要删除位置的后一个结点 free(next);//释放pos的下一个结点 next = NULL; } } |
销毁链表
在销毁链表时。首先我们将头指针赋值给一个新的指针，用该指针依次遍历链表，先把该结点的下一个结点的地址保存，然后在释放该结点，最后将头指针置为空。
注意： 一定要在释放该指针之前保存该指针的下一个结点的地址，否则就找不到下一个结点了。
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void SListDestroy(SListNode** pphead); void SListDestroy(SListNode** pphead) { assert(pphead); SListNode* cur = *pphead; while (cur) { SListNode* next = cur->next;//存放下一个结点地址 free(cur);//释放当前结点 cur = NULL; } *pphead = NULL;//将头指针置为空 } |
链表查找
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SListNode* SListFind(SListNode* phead, SLTDataType x)； SListNode* SListFind(SListNode* phead, SLTDataType x) { SListNode* cur = phead; while (cur != NULL) { if (cur->data == x) { return cur; } cur = cur->next; } return NULL; } |
提示：我们在写链表的时候，尽量画图分析，帮助我们理清思路。
