@toc


006APoFYly1g2wknmby5tj303o05i745.jpg


知识回顾

在前一章中我们已经介绍了==顺序表==,对顺序表的实现已经有所了解!

但是,这种数据结构,难免会有以下的==缺陷==

我们在中间位置插入或删除数据的话,可能需要挪动后面的所有数据时间复杂度较高==(O(n))==

我们的空间是按照2倍的常数开辟的,可能会造成空间的浪费,比如我们的顺序表从100扩容到200,

但我们只需要插入5个数据,剩下的195单位空间就被浪费了

增容过程也会造成资源的消耗

为了克服以上的缺陷,我们设计出了另外一种线性数据结构——链表

之所以叫它线性表,是因为它的逻辑结构是连续的,仍然满足线性表的特征

但它在物理结构上未必是关联的,连续的

在物理结构上非连续的话,我们可以利用地址,形成元素之间的相互联系

它的定义仍然是一个结构体,每个结构体,就是链表中的一个结点


⌛链表介绍⌛

链表是一种物理存储单元上非连续、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。每个结点包括两个部分: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

image-20211028125003398


实际中,链表的结构多种多样:

1.带头、不带头链表

img

2、单向,双向。

【数据结构】——拿捏链表 ( 无头单向不循环链表 )

3、循环,非循环。

在这里插入图片描述

通过以上的这些情况组合起来,就有八种链表结构。即带头单向循环链表、带头单向非循环链表、带头双向循环链表、带头双向非循环链表、无头单向循环链表、无头单向非循环链表、无头双向循环链表、无头双向非循环链表。

本篇讲解的是无头单向非循环链表。


⛲1.初始化链表

链表是由一个个结点链接而成,创建一个链表之前,我们首先要创建一个结点类型,该类型由两部分组成:数据域和指针域。

typedef int SLTDataType;

typedef struct SListNode
{
    SLTDataType data;//数据域:用于存储该结点的数据
    struct SListNode* next;//指针域:用于存放下一个结点的地址
}SListNode;

内存布局:

image-20211028125249240


⛳2.打印链表

打印链表时,我们需要从头指针指向的位置开始,依次向后打印,直到指针指向NULL时,结束打印。

//打印链表
void SListPrint(SListNode* plist)
{
    SListNode* cur = plist;//接收头指针
    while (cur != NULL)//判断链表是否打印完毕
    {
        printf("%d->", cur->data);//打印数据
        cur = cur->next;//指针指向下一个结点
    }
    printf("NULL\n");//打印NULL,表明链表最后一个结点指向NULL
}

✨3.增加结点

仔细想想,每当我们需要增加一个结点之前,我们必定要先申请一个新结点,然后再插入到相应位置,于是我们可以将该功能封装成一个函数。

//创建一个新结点,返回新结点地址
SListNode* BuySLTNode(SLTDataType x)
{
    SListNode* node = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));//向新结点申请空间
    if (node == NULL)
    {
        printf("malloc fail\n");
        exit(-1);
    }
    node->data = x;//将数据赋值到新结点的数据域
    node->next = NULL;//将新结点的指针域置空
    return node;//返回新结点地址
}

单链表的头插

头插时,我们只需要先让新结点的指针域指向头指针指向的位置(即原来的第一个结点),然后让头指针指向新结点即可。

image-20211028125443411

//头插
void SListPushFront(SListNode** pplist, SLTDataType x)
{
    SListNode* newnode = BuySLTNode(x);//申请一个新结点
    newnode->next = *pplist;//让新结点的指针域指向地址为pos的结点的下一个结点
    *pplist = newnode;//让地址为pos的结点指向新结点
}

注:这两步操作的顺序不能颠倒,若先让头指针指向新结点,那么就无法找到原来第一个结点的位置了。


单链表的尾插

尾插的时候我们需要先判断链表是否为空,若为空,则直接让头指针指向新结点即可;若不为空,我们首先需要利用循环找到链表的最后一个结点,然后让最后一个结点的指针域指向新结点。

image-20211028125410049

//尾插
void SListPushBack(SListNode** pplist, SLTDataType x)
{
    SListNode* newnode = BuySLTNode(x);//申请一个新结点
    if (*pplist == NULL)//判断是否为空表
    {
        *pplist = newnode;//头指针直接指向新结点
    }
    else
    {
        SListNode* tail = *pplist;//接收头指针
        while (tail->next != NULL)//若某结点的指针域为NULL,说明它是最后一个结点
        {
            tail = tail->next;指针指向下一个结点
        }
        tail->next = newnode;//让最后一个结点的指针域指向新结点
    }
}

注:新结点创建的时候指针域就已经置空,所以尾插时不需要再将新结点的指针域置空。


在给定位置之后插入

在给定位置后插入结点也只需要两步:先让新结点的指针域指向该位置的下一个结点,然后再让该位置的结点指向新结点即可。

image-20211028125646273

//在给定位置之后插入
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDataType x)
{
    assert(pos);//确保传入地址不为空
    SListNode* newnode = BuySLTNode(x);//申请一个新结点
    newnode->next = pos->next;//让新结点的指针域指向地址为pos的结点的下一个结点
    pos->next = newnode;//让地址为pos的结点指向新结点
}

注:这两步操作也不能颠倒顺序,理由与头插时相同。


在给定位置之前插入

要想在给定位置的前面插入一个新结点,我们首先还是要找到该位置之前的一个结点,然后让新结点的指针域指向地址为pos的结点,让前一个结点指向新结点即可。需要注意的是,当给定位置为头指针指向的位置时,相当于头插。

image-20211028125628662

//在给定位置之前插入
void SListInsertBefore(SListNode** pplist, SListNode* pos, SLTDataType x)
{
    assert(pos);//确保传入地址不为空
    SListNode* newnode = BuySLTNode(x);//申请一个新结点
    if (pos == *pplist)//判断给定位置是否为头指针指向的位置
    {
        newnode->next = pos;//让新结点的指针域指向地址为pos的结点
        *pplist = newnode;//让头指针指向新结点
    }
    else
    {
        SListNode* prev = *pplist;//接收头指针
        while (prev->next != pos)//找到地址为pos的结点的前一个结点
        {
            prev = prev->next;
        }
        newnode->next = prev->next;//让新结点的指针域指向地址为pos的结点
        prev->next = newnode;//让前一个结点指向新结点
    }
}

✨4.删除结点

单链表的头删

头删较为简单,若为空表,则不必做处理;若不为空表,则直接让头指针指向第二个结点,然后释放第一个结点的内存空间即可。

image-20211028125549516

//头删
void SListPopFront(SListNode** pplist)
{
    if (*pplist == NULL)//判断是否为空表
    {
        return;
    }
    else
    {
        SListNode* tmp = *pplist;//记录第一个结点的位置
        *pplist = (*pplist)->next;//让头指针指向第二个结点
        free(tmp);//释放第一个结点的内存空间
        tmp = NULL;//及时置空
    }
}

单链表的尾删

尾删相对麻烦一些,我们需要考虑三种不同的情况:

1、当链表为空时,不做处理。
2、当链表中只有一个结点时,直接释放该结点,然后将头指针置空。
3、当链表中有多个结点时,我们需要先找到最后一个结点的前一个结点,然后将最后一个结点释放,将前一个结点的指针域置空,使其成为新的尾结点。

4、==注意:删除尾部的数据还要把尾部的前一个结点的指针域置为NULL空指针,否则我们下次删除就找不到尾了。==

image-20211028125502409

//尾删
void SListPopBack(SListNode** pplist)
{
    if (*pplist == NULL)//判断是否为空表
    {
        return;
    }
    else if ((*pplist)->next == NULL)//判断是否只有一个结点
    {
        free(*pplist);//释放该结点
        *pplist = NULL;//及时置空
    }
    else
    {
        SListNode* prev = *pplist;//接收头指针
        SListNode* tail = (*pplist)->next;//接收第一个结点的地址
        while (tail->next != NULL)//当tail指向最后一个结点时停止循环
        {
            prev = tail;//使prev始终指向tail的前一个结点
            tail = tail->next;//tail指针后移
        }
        free(tail);//释放最后一个结点
        tail = NULL;//及时置空
        prev->next = NULL;//将倒数第二个结点的指针域置空,使其成为新的尾节点
    }
}

删除给定位置之后的结点

要删除给定位置之后的值,我们首先判断传入地址是否为最后一个结点的地址,若是,则不做处理,因为最后一个结点后面没有结点可删除。若不是最后一个结点,我们首先让地址为pos的结点指向待删除结点的后一个结点,然后将待删除结点释放即可。

image-20211028125752918

//删除给定位置之后的值
void SListErasetAfter(SListNode* pos)
{
    assert(pos);//确保传入地址不为空
    if (pos->next == NULL)//判断传入地址是否为最后一个结点的地址
    {
        return;
    }
    SListNode* after = pos->next;//待删除的结点
    pos->next = after->next;//让pos结点指向待删除的结点的下一个结点
    free(after);//释放结点
    after = NULL;//及时置空
}

删除给定位置的结点

要删除给定位置的结点,我们首先要判断该结点是否为第一个结点,若是,则操作与头删相同;若不是,我们就需要先找到待删除结点的前一个结点,然后让其指向待删除结点的后一个结点,最后才能释放待删除的结点。

**这个有2种情况:
1、删除的是不是第一个结点
2、删除的是第一个结点
因为删除当前位置数据有可能是第一个结点,所以我们统一传二级指针来实现。**

image-20211028125720329

//删除给定位置的值
void SListErasetCur(SListNode** pplist, SListNode* pos)
{
    assert(pos);//确保传入地址不为空
    if (pos == *pplist)//判断待删除的结点是否为第一个结点
    {
        *pplist = pos->next;//让头指针指向第二个结点
        free(pos);//释放第一个结点
        pos=NULL;//及时置空
    }
    else
    {
        SListNode* prev = *pplist;//接收头指针
        while (prev->next != pos)//找到待删除结点的前一个结点
        {
            prev = prev->next;
        }
        prev->next = pos->next;//让待删除的结点的前一个结点指向待删除结点的后一个结点
        free(pos);//释放待删除结点
        pos = NULL;//及时置空
    }
}

⛵5.查找数据

查找数据相对于前面的来说就非常简单了,我们只需要遍历一遍链表,在遍历的过程中,若找到了目标结点,则返回结点的地址;若遍历结束也没有找到目标结点,则直接返回空指针。

//查找数据
SListNode* SListFind(SListNode* plist, SLTDataType x)
{
    SListNode* cur = plist;//接收头指针
    while (cur != NULL)//遍历链表
    {
        if (cur->data == x)//判断结点是否为待找结点
            return cur;//返回目标结点的地址
        cur = cur->next;//指针后移
    }
    return NULL;//没有找到数据为x的结点
}

⌚6.修改数据

修改数据,嗯…其实我觉得根本不用写出来,但是链表的一般功能就是增、删、查、改嘛,为了完整性,还是加上吧。

//修改数据
void SListModify(SListNode* pos, SLTDataType x)
{
    pos->data = x;//将结点的数据改为目标数据
}

【数据结构】——拿捏链表 ( 无头单向不循环链表 )