C语言详解无头单向非循环链表各种操作方法

时间：2022-09-06 13:57:09|栏目：C代码|点击：次

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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

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。

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

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。

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