C语言数据结构超详细讲解单向链表

1.链表概况

1.1 链表的概念及结构

概念：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。

1.2 链表的分类

实际中链表的结构非常多样，以下情况组合起来就有8种链表结构

单向或者双向

带头或者不带头

循环或者非循环

虽然有这么多的链表的结构，但是我们实际中最常用还是两种结构

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。另外这种结构在笔试面试中出现很多。
带头双向循环链表：结构最复杂，一般用在单独存储数据。实际中使用的链表数据结构，都是带头双向循环链表。另外这个结构虽然结构复杂，但是使用代码实现以后会发现结构会带来很多优势，实现反而简单了，后面我们代码实现了就知道了

2. 单向链表的实现

单向链表结构

2.1 SList.h（头文件的汇总，函数的声明）

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
typedef int SLTDataType;

typedef struct SListNode
{
	int data;//数据
	struct SListNode* next;//下一个节点的地址
}SListNode;

void SListPrint(SListNode* phead);//打印

SListNode* BuySListNode(SLTDataType x);//搞出一个新节点

void SListPushBack(SListNode** pphead, SLTDataType x);//尾插
void SListPushFront(SListNode** pphead, SLTDataType x);//头插

void SListPopBack(SListNode** pphead);//尾删
void SListPopFront(SListNode** pphead);//头删

SListNode* SListFind(SListNode* phead, SLTDataType x);//查找

void SListInsert(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLTDataType x);//在pos位置之前插入
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDataType x);//在pos位置之后插入

void SListErase(SListNode** pphead, SListNode* pos);//删除pos位置
void SListEraseAfter(SListNode* pos);//删除pos之后位置

void SListDestroy(SListNode** pphead);//销毁

2.2 SList.c（函数的具体实现逻辑）

2.2.1 打印链表

//打印
void SListPrint(SListNode* phead)
{
	//assert(phead);//没必要断言，空链表也能打印
	SListNode* cur = phead;
	while (cur != NULL)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

//test.c
void TestSList1()
{
	SListNode* slist;//结构体指针，用于存节点的地址
	SListNode* n1 = (SListNode *)malloc(sizeof(SListNode));
	SListNode* n2 = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	SListNode* n3 = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	n1->data = 1;
	n2->data = 2;
	n3->data = 3;
	n1->next = n2;
	n2->next = n3;
	n3->next = NULL;
	slist = n1;

	SListPrint(slist);
}

2.2.2 搞出一个新节点（为其他函数服务）

//搞出一个新节点
SListNode* BuySListNode(SLTDataType x)
{
	SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		printf("malloc fail\n");
		exit(-1);
	}
	else
	{
		newnode->data = x;
		newnode->next = NULL;
	}

	return newnode;
}

2.2.3 链表尾插

//尾插
void SListPushBack(SListNode** pphead,SLTDataType x)//会改变实参slist，要传二级指针
{
	assert(pphead);//就算链表是空，它的二级指针也不为空
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		//遍历找尾
		SListNode* tail = *pphead;
		while (tail->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
		tail->next = newnode;
	}
}

void TestSList2()
{
	SListNode* slist = NULL;
	for (int i = 0; i < 6; i++)
	{
		SListPushBack(&slist,i);
	}
	SListPrint(slist);
}

2.2.4 链表头插

//头插
void SListPushFront(SListNode** pphead, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);//就算链表是空，它的二级指针也不为空

	SListNode* newnode = BuySListNode(x);
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}

void TestSList2()
{
	SListNode* slist = NULL;
	for (int i = 0; i < 6; i++)
	{
		SListPushFront(&slist,i);
	}
	SListPrint(slist);
}

2.2.5 链表尾删

方法1（用两个指针，分别找最后一个和倒数第二个）：

方法2（直接找倒数第二个）：

//尾删
void SListPopBack(SListNode** pphead)//如果只有一个节点但还要尾删，就会改变实参slist，建议传二级指针
{
	assert(pphead);//就算链表是空，它的二级指针也不为空
	//三种情况：
	//1.空
	//2.一个节点
	//3.多个节点
	if (*pphead == NULL)
	{
		return;
	}

	else if ((*pphead)->next == NULL)//优先级，记得加括号
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}

	//第一种写法（用两个指针，分别找最后一个和倒数第二个）
	else
	{
		SListNode* prev = NULL;//找倒数第二个元素，用于将它指向NULL
		SListNode* tail = *pphead;//找尾
		while (tail->next != NULL)
		{
			prev = tail;
			tail = tail->next;
		}
		free(tail);
		tail = NULL;//习惯性free掉就将其置空

		prev->next = NULL;
	}

	//方法二（直接找倒数第二个）
	//else
	//{
		//SListNode* tail = *pphead;//找尾
		//while (tail->next->next != NULL)
		//{
		//	tail = tail->next;
		//}
		//free(tail->next);
		//tail->next = NULL;
	//}
}

2.2.6 链表头删

//头删
void SListPopFront(SListNode** pphead)
{
	assert(pphead);
	//1.空
	//2.非空
	if (*pphead == NULL)
	{
		return;
	}
	else
	{
		SListNode* next = (*pphead)->next;
		free(*pphead);
		*pphead = next;
	}
}

2.2.7 查找节点

//查找
SListNode* SListFind(SListNode* phead, SLTDataType x)
{
	SListNode* cur = phead;
	while (phead != NULL)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}

2.2.8 在pos位置之前插入

//在pos位置之前插入（一般跟find配合使用）
void SListInsert(SListNode** pphead, SListNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);
	assert(pos);//间接检测链表是否为空，因为空链表找不到pos
	//1.pos是第一个节点（头插）
	//2.pos不是第一个节点
	if (pos == *pphead)
	{
		SListPushFront(pphead, x);
	}
	else
	{
		SListNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		SListNode* newnode = BuySListNode(x);
		prev->next = newnode;
		newnode->next = pos;
	}
}

2.2.9 在pos位置之后插入

方法1：两个指针，先连接pos和newnode还是先连接newnode和next都行

方法2：只有一个指针，一定要先通过pos连接newnode和下一个，再连接pos和newnode，否则会找不到下一个的地址。

//在pos位置之后插入
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pos);
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);
	SListNode* next = pos->next;
	newnode->next = next;//顺序无所谓
	pos->next = newnode;
	//或者不定义next
	//newnode->next = pos->next;
	//pos->next = newnode;//顺序要定好，否则会找不到
}

2.2.10 删除pos位置

//删除pos位置
void SListErase(SListNode** pphead, SListNode* pos)
{
	assert(pphead);
	assert(pos);

	if (pos == *pphead)
	{
		SListPopFront(pphead);
	}
	else
	{
		SListNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->next = pos->next;
		free(pos);
		pos = NULL;//好习惯
	}
}

2.2.11 删除pos之后位置

//删除pos之后位置
void SListEraseAfter(SListNode* pos)
{
	assert(pos);
	SListNode* next = pos->next;
	if (next)//防止pos是最后一个元素
	{
		pos->next = next->next;
		free(next);
		next = NULL;
	}
}

2.2.12 链表销毁

一个个找，一个个销毁，最终将slist置空。

//销毁
void SListDestroy(SListNode** pphead)
{
	assert(pphead);

	SListNode* cur = *pphead;
	while (cur)
	{
		SListNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	*pphead = NULL;
}

总结：单链表结构，适合头插头删。尾部或者中间某个位置插入删除不适合。如果要使用链表单独存储数据，那我们之后会学的双向链表更合适。单链表学习的意义：

单链表会作为我们之后学习复杂数据结构的子结构（图的邻接表、哈希桶）
单链表会出很多经典的练习题。

链表系列有很多重点内容，我会花不少时间来跟大家讲解链表，相信大家跟着练习的话编程严谨性会大大提升，加油哦！

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