C语言 超详细介绍与实现线性表中的无头单向非循环链表
一、本章重点
- 无头单向非循环链表介绍
- 无头单向非循环链表常用接口实现
- 在线oj训练
二、链表介绍
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。
简单的说：链表就是一些结构体相互关联起来，而关联的手段就是指针，通过存储下一个结构体的地址，就能挨个访问存在结构体里的数据。
相比于顺序表来说。链表能够解决顺序表的一些缺点。
- 从内存角度来说：无论是静态顺序表还是动态顺序表都会有一定的内存浪费，链表则是用一个节点申请一个节点，无内存浪费。
- 从效率角度上来说：顺序表不管是头插还是中间插入与删除都要移动数据，时间复杂度是O（N）。而链表则只要改变指针指向即可达到插入和删除的效果。
实际中要实现的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：
1. 单向、双向
2. 带头、不带头
3. 循环、非循环
带头：
存在一个哨兵位的节点，该节点不存储任何有效数据，属于无效节点，但通过这个无效节点当头节点让我们在某些方面使用会有一些优势。
比如，你头插新节点时，不需要传二级指针，因为我们的头节点始终指向这个无效节点。
带头单向非循环链表
双向：
指的是节点中不再只有一个指针，而是有两个指针，一个指向前一个节点，另一个指向后一个节点。
无头双向非循环链表
循环：
尾指针不再指向NULL，而是指向头节点。
无头单向循环链表
三、无头单向非循环链表常用接口实现
3.1动态申请一个节点
SLTNode* BuySListNode(SLDataType x)
{
SLTNode* newnode = malloc(sizeof(SLTNode));
if (newnode == NULL)
{
printf("malloc fail\n");
exit(-1);
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
3.2单链表打印
void SListPrint(SLTNode* phead)
{
SLTNode* cur = phead;
while (cur)
{
printf("%d->", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("NULL\n");
}
3.3单链表尾插
void SListPushBack(SLTNode** pphead, SLDataType x)
{
if (*pphead==NULL)
{
*pphead = BuySListNode(x);
return;
}
else
{
SLTNode* tail;
tail = *pphead;
while (tail->next)
{
tail = tail->next;
}
tail->next = BuySListNode(x);
return;
}
}
3.4单链表的头插
void SListPushFront(SLTNode** pphead, SLDataType x)
{
SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
3.5单链表的尾删
void SListPopBack(SLTNode** pphead)
{
if (*pphead == NULL)
{
return;
}
else if((*pphead)->next==NULL)
{
*pphead = NULL;
}
else
{
SLTNode* prev = NULL;
SLTNode* tail = *pphead;
while (tail->next)
{
prev = tail;
tail = tail->next;
}
free(tail);
prev->next = NULL;
}
}
3.6单链表头删
void SListPopFront(SLTNode** pphead)
{
if (*pphead == NULL)
{
return;
}
else
{
SLTNode* temp = *pphead;
(*pphead) = (*pphead)->next;
free(temp);
}
}
3.7单链表查找
SLTNode* SListSearch(SLTNode* phead, SLDataType x)
{
while (phead)
{
if (phead->data == x)
{
return phead;
}
phead = phead->next;
}
return NULL;
}
3.8单链表在pos位置之前插入x
void SListInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLDataType x)
{
SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
if (*pphead == NULL)
{
return;
}
else if(*pphead==pos)
{
newnode->next = pos;
*pphead = newnode;
}
else
{
SLTNode* cur = *pphead;
while (cur->next != pos)
{
cur = cur->next;
}
newnode->next = pos;
cur->next = newnode;
}
}
3.9单链表删除pos位置的节点
void SListErase(SLTNode** phead, SLTNode* pos)
{
if (*phead == NULL)
{
return;
}
else if (*phead == pos)
{
*phead == NULL;
}
else
{
SLTNode* cur = *phead;
while (cur->next != pos)
{
cur = cur->next;
}
cur->next = pos->next;
free(pos);
}
}
四、在线oj训练
4.1移除链表元素（力扣）
给你一个链表的头节点 head 和一个整数 val ，请你删除链表中所有满足 Node.val == val 的节点，并返回 新的头节点 。
输入：head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6
输出：[1,2,3,4,5]
输入：head = [7,7,7,7], val = 7
输出：[]
思路：
前后指针（跟班指针），初始转态prev指向NULL，cur指向head，如果出现cur->val==val.
就进行删除，删除步骤为prev->next==cur->next;cur=cur->next。迭代过程为：prev=cur,cur==cur->next。
特殊情况，如果要删除的val为头节点，则删除步骤为head=cur->next;free(cur);cur=head。
代码参考：
typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val)
{
ListNode* cur=head;
ListNode* prev=NULL;
while(cur)
{
if(cur->val==val)
{
if(cur==head)
{
head=cur->next;
free(cur);
cur=head;
}
else
{
prev->next=cur->next;
cur=cur->next;
}
}
else
{
prev=cur;
cur=cur->next;
}
}
return head;
}
4.2反转单链表（力扣）
给你单链表的头节点 head ，请你反转链表，并返回反转后的链表。
输入：head = [1,2,3,4,5]
输出：[5,4,3,2,1]
输入：head = []
输出：[]
这里提供一个头插思路：newhead=NULL,将head中的数据从左到右依次头插至newhead链表中。
typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head)
{
ListNode* newhead=NULL;
ListNode* cur=head;
if(cur==NULL)
{
return cur;
}
ListNode* next=cur->next;
while(cur)
{
cur->next=newhead;
newhead=cur;
cur=next;
if(next)
next=next->next;
}
return newhead;
}
注意:结束条件是cur==NULL;此时如果next往后走，next=next->next;会出现NULL解引用的问题。
其次要考虑cur==NULL的问题，不然ListNode* next=cur->next也是对空指针解引用。
其实可以化简为：
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head)
{
struct ListNode* cur = head;
struct ListNode* newhead = NULL;
while(cur)
{
struct ListNode* next = cur->next;
cur->next = newhead;
newhead = cur;
cur = next;
}
return newhead;
}
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