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【数据结构】保姆级单链表教程（概念、分类与实现）

news 来源：原创 2024/11/19 1:39:22

🍊前言🍊：

🍈一、链表概述🍈：

1.链表的概念及结构：

2.链表存在的意义：

🍓二、链表的分类🍓：

🥝三、单链表的实现🥝：

1.工程文件：

2.接口实现（本文重点）：

①.打印单链表：

②.申请新节点：

③.单链表尾插：

④.单链表头插：

⑤.单链表尾删：

⑥.单链表头删：

⑦.单链表查找：

⑧.单链表插入：

⑨.单链表删除：

⑩.单链表销毁：

🍉四、链表实现全部源码🍉：

1.SList.h：

2.SList.c：

3.test.c：

🍒总结🍒：

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🏡🏡 本文重点 🏡🏡：

🚅 链表概念与结构 🚃 链表分类 🚃 单链表实现🚏🚏

🍊前言🍊：

在上节课中我们学习了线性表中的顺序表相关知识，掌握了顺序表的相关实现与操作。而在这节课中，我将带领各位小伙伴们继续学习线性表中的另一个重要部分，即链表的相关知识学习。

🍈一、链表概述🍈：

1.链表的概念及结构：

链表（linked list）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。

2.链表存在的意义：

通过上节课的学习，我们对顺序表有了较深层次的认知，同时我们发现，顺序表在创建和使用时，存在着一些明显的问题：

当空间不足时，顺序表需要进行增容，但由于顺序表本质为数组，数据在物理上连续存放，因此在进行扩容时要付出较大的空间代价。
为避免频繁扩容，基本每次都扩容 2 倍，当扩容次数增多时，就很有可能会造成一定程度的空间浪费。
由于顺序表内数据连续存储，我们在向顺序表中位置插入或删除数据时，就需要挪动大量的数据，效率不高。

于是人们针对顺序表的这些缺陷，设计出了链表这个概念来克服这些不足。

而链表克服这些缺陷的方法是，将每一个节点划分为数据与指针两部分，数据部分用于存储数据而指针部分用于指向下一节点。这样做的好处是通过指针指向下一节点，于是数据的物理存储就可以不必连续，于是无论是在扩容，还是在插入与删除数据时，都能快速、方便的实现，并且不会造成很大的空间浪费。

🍓二、链表的分类🍓：

1.单向或双向：

2.带头或不带头：

3.循环或非循环：

（注：虽然有很多种不同的链表结构，但是最常用的链表结构主要是两种：无头单向非循环链表与带头双向循环链表）

无头单向非循环链表：结构简单，一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为其他数据结构的子结构，如哈希桶、图的邻接表等等。
带头双向循环链表：结构最复杂，一般用在单独存储数据。虽然它结构复杂，但在实际使用中使用代码实现后，优秀的结构会带来很多优势，实现反而更加简单。并且在我们的实际中所使用的链表数据结构，一般都是带头双向循环链表。

🥝三、单链表的实现🥝：

1.工程文件：

与顺序表的实现方式类似，也使用模块化开发格式，使用 SList.h 、SList.c 、test.c 三个文件进行代码书写：

SeqList.h：存放函数声明、包含其他头文件、定义宏。
SeqList.c：书写函数定义，书写函数实现。
test.c：书写程序整体执行逻辑。

这其中，我们的接口实现主要研究的是函数实现文件 SeqList.c 中的内容，对 test.c 文件中的内容分不关心。

2.接口实现（本文重点）：

这里是本文重点中的重点，即 SeqList.c 文件中的接口具体实现：

①.打印单链表：

执行操作前无需进行断言，原因是循环条件为空指针，则条件不满足并停止循环，不会出现死循环。
根据指针循环操作，打印数据后使指针指向节点内存放下一节点地址的指针 NEXT。
void SListPrint(SLNode* SLHead)
{
	SLNode* cur = SLHead;
	while (cur != NULL)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

②.申请新节点：

在各项操作前，需动态申请新节点，再对新申请的节点进行操作。

SLNode* BuyListNode(SLDataType x)
{
	SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
    if (newnode == NULL)
	{
		perror("newnode:>");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}

③.单链表尾插：

如果此时头节点为空指针，说明此时单链表内没有节点，此时只需要将申请来的新节点作为头节点即可。
若头节点不为空，则应当首相找到尾节点，使尾结点指针指向申请来的新节点后，再使新节点指针指向空即可。
void SLPushBack(SLNode** pphead, SLDataType x)
{
	SLNode* newnode = BuyListNode(x);
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		//找到尾结点
		SLNode* tail = *pphead;
		while (tail->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
		tail->next = newnode;
	}
}
测试尾插接口功能实现：

④.单链表头插：

头插实现非常简单，首先申请新节点，先使新节点的指针指向原来的头节点，再使链表头指向新节点即可。
这里不需要考虑空节点的原因是，就算链表内没有内容，即首节点为空，新节点指针指向空也没有问题（申请新节点时原本就指向空）。
void SLPushFront(SLNode** pphead, SLDataType x)
{
	SLNode* newnode = BuyListNode(x);
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}
测试头插接口功能实现：

⑤.单链表尾删：

执行操作前需要进行非空判断，防止传入空指针。
若链表内只有一个节点，则直接释放并置空即可。
若有一个以上节点，则当执行下面三个步骤：

首先寻找尾节点，找到后将其释放并置空。
但在释放前，必须将倒数第二个节点的指针指向空，否则将在指向最后一个被释放的节点时，变成野指针。
单向链表无法回溯，于是我们应当定义另一个指针，在每次移动尾节点指针前保存当前节点的位置。
void SLPopBack(SLNode** pphead)
{
	//判断链表是否为空：
	if (*pphead == NULL)
	{
		return;
	}
	//若只有一个节点，直接释放并置空即可：
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	//若有多个节点则执行多步尾删：
	else
	{
		SLNode* tail = *pphead;
		SLNode* prev = NULL;
		//找到尾节点：
		while (tail->next != NULL)
		{
			prev = tail;
			tail = tail->next;
		}
		free(tail);
		tail = NULL;
		prev->next = NULL;
	}
}
测试尾删接口功能实现：

⑥.单链表头删：

执行操作前判断指针非空，防止对空指针进行操作。
使链表头指向第二个节点，接着将第一个节点释放并置空即可。
void SLPopFront(SLNode** pphead)
{
	if (*pphead == NULL)
	{
		return;
	}
	else
	{
		SLNode* next = (*pphead)->next;
		free(*pphead);
		*pphead = next;
	}
}
测试头删接口功能实现：

⑦.单链表查找：

采用遍历思想，依次对每一个节点的数据进行判断，符合条件即进行打印，不符合条件则继续向后遍历，直至指向 NULL，并且因此无需进行非空判断。
void SLFind(SLNode* phead, SLDataType x)
{
	SLNode* cur = phead;
	int count = 1;
	while (cur)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			printf("第%d个节点：%p -> %d\n", count++, cur, x);
		}
			cur = cur->next;
	}
}
测试查找接口功能实现：