【数据结构】手撕单链表

手法king

1289人浏览 · 2023-08-31 13:43:34

手法king · 2023-08-31 13:43:34 发布

一，链表的概念及结构

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

而在数据结构中：

注意：

1，从上图可以看出，链式结构在逻辑上是连续的，但是在物理上不一定连续

2，现实中的结点一般都是从堆上申请出来的

3，从堆上申请的空间，是按照一定的策略来分配的，两次申请的空间可能连续，也可能不连续；

实际中链表的结构非常多样，今天我们来写一下单链表，此表一会其他的自然水到渠成！

二，接口实现

1，单链表的创建

//无头 + 单向 + 非循环链表增删查改实现
typedef int LKLDataType;
typedef struct LinKedListNode
{
	LKLDataType data;
	struct LinKedListNode* next;
}LKLNode;

首先创建一个结构体表示单链表，data是存储的值，LKLDataType是储存的值的数据类型，next是结点----指向下一个；

这里的LKLDataType是int的重命名，也可以说是数据类型的重命名，这样统一化方便后续更改；

2，接口函数

// 动态创立新结点
LKLNode* BuyLKLNode(LKLDataType x);
// 打印
void LKLPrint(LKLNode* phead);
// 头插
void LKLNodePushFront(LKLNode** phead, LKLDataType x);
// 头删
void LKLNodeBackFront(LKLNode** phead);
// 尾插
void LKLNodePushBack(LKLNode** phead, LKLDataType x);
// 尾删
void LKLNodePopBack(LKLNode** phead);
// 查找
LKLNode* LKLFind(LKLNode* phead, LKLDataType x);
// 单链表在pos位置之后插入x
void LKLInsertAfter(LKLNode* pos, LKLDataType x);
// 单链表删除pos位置之后的值
void LKLEraseAfter(LKLNode* pos);
// 销毁
void LKLDestroy(LKLNode** plist);

这是以上要实现的接口函数；

3，动态创立新结点

//动态创立新结点
LKLNode* BuyLKLNode(LKLDataType x)
{
	LKLNode* newnode = (LKLNode*)malloc(sizeof(LKLNode));
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}

后面创立新节点时直接调用此函数，一定要向堆区申请空间，这样函数结束空间会保留不会被回收；

4，打印

//打印
void LKLPrint(LKLNode* phead)
{
	assert(phead);
	LKLNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL");
}

打印也就是打印data的值，用cur=phead然后每次打印完都让cur走向下一个直到为空结束；

5，头插

//头插
void LKLNodePushFront(LKLNode** phead, LKLDataType x)
{
	assert(phead);
	LKLNode* newnode = BuyLKLNode(x);
	newnode->next = *phead;
	*phead = newnode;
}

先断言一下，既然插入数据那就要申请一个新节点，然后令新节点的next指向phead然后再令phead指向新节点；

6，头删

//头删
void LKLNodeBackFront(LKLNode** phead)
{
	assert(phead);
	//为空
	assert(*phead);
	//非空
	LKLNode* newnode = (*phead)->next;
	free(*phead);
	*phead = newnode;
}

还是先断言，有人会问为什么要断言两次？其实很好判断，哪个需要解引用那个就需要断言；

令一个变量newnode等于头结点的下一个，在释放头结点，在令头结点指向newnode即可；

7，尾插

//尾插
void LKLNodePushBack(LKLNode** phead, LKLDataType x)
{
	assert(phead);
	assert(*phead);
	LKLNode* newnode= BuyLKLNode(x);
	LKLNode* cur = *phead;
	//为空
	if (*phead == NULL)
	{
		*phead = newnode;
	}
	//非空
	else
	{
		while (cur->next)
		{
			cur = cur->next;
		}
		cur->next = newnode;
	}
}

还是先断言判断，然后要插入一个新的数据先申请一个新结点，如果头结点为空则直接让头结点指向新结点即可，如果头结点不为空，则需要找到next为空的结点，这里用一个循环搞定，然后再直接让next为空的结点指向新节点即可；

8，尾删

//尾删
void LKLNodePopBack(LKLNode** phead)
{
	assert(phead);
	//为空
	assert(*phead);
	//一个
	if ((*phead)->next==NULL)
	{
		free(*phead);
		*phead = NULL;
	}
	//两个及以上
	else
	{
		LKLNode* tail = *phead;

		/*LKLNode* prev = NULL;
		while (tail->next)
		{
			prev = tail;
			tail = tail->next;
		}
		free(prev->next);
		prev->next = NULL;*/

		while (tail->next->next)
		{
			tail = tail->next;
		}
		free(tail->next);
		tail->next = NULL;
	}
}

还是先断言一下，然后这里有两种情况，链表只有一个结点，两个以上结点的时候；

当链表只有一个结点也就是头结点，直接头删即可；

两个以上结点的时候，我这里有两种解决方案；

方案一常规法：先用循环找到next为空的结点，并且在循环里保留上一个结点prev，然后释放next为空的结点再让prev的next指向空即可；

方案二：不需要标记上一个结点，直接原地判断，判断结点的next的next是否为空，否则继续向后推进，是则释放结点的next然后再令自己的next指向空也就相当于变成了尾结点；

9，查找

// 单链表查找
LKLNode* LKLFind(LKLNode* phead, LKLDataType x)
{
	assert(phead);
	LKLNode* pos = phead;
	while (pos)
	{
		if (pos->data == x)
		{
			return pos;
		}
		pos = pos->next;
	}
	return NULL;
}

老样子先断言一下，然后直接用循环遍历链表找到data是x的值然后返回此结点即可；

10，单链表在pos位置之后插入x

// 单链表在pos位置之后插入x
void LKLInsertAfter(LKLNode* pos, LKLDataType x)
{
	assert(pos);
	LKLNode* newnode= BuyLKLNode(x);
	LKLNode* cur = pos;
	newnode->next = cur->next;
	cur->next = newnode;
}

先断言，要插入数据先申请一个新结点，然后令新结点的next指向pos的next，再返回来让pos的next指向新结点；

11，单链表删除pos位置之后的值

// 单链表删除pos位置之后的值
void LKLEraseAfter(LKLNode* pos)
{
	assert(pos);
	assert(pos->next);
	LKLNode* cur = pos;
	LKLNode* newnode = cur->next->next;
	free(cur->next);
	cur->next = newnode;
}

要删除值首先要确保得有值，所以开始断言；

先定义一个变量newnode指向pos的next的next，然后再释放pos的next，再令pos指向newnode以达到删除之后的效果；

12，销毁

// 单链表的销毁
void LKLDestroy(LKLNode** phead)
{
	assert(phead);
	assert(*phead);
	LKLNode* cur = *phead;
	LKLNode* next = NULL;
	while (cur)
	{
		next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
}

老样子那个需要解引用那个就先断言一下，然后用循环遍历，先标记下一个结点，然后释放自己，再让自己指向标记的结点直到为空结束；

三，源代码

LKList.h

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>

//无头 + 单向 + 非循环链表增删查改实现
typedef int LKLDataType;
typedef struct LinKedListNode
{
	LKLDataType data;
	struct LinKedListNode* next;
}LKLNode;

// 动态创立新结点
LKLNode* BuyLKLNode(LKLDataType x);
// 打印
void LKLPrint(LKLNode* phead);
// 头插
void LKLNodePushFront(LKLNode** phead, LKLDataType x);
// 头删
void LKLNodeBackFront(LKLNode** phead);
// 尾插
void LKLNodePushBack(LKLNode** phead, LKLDataType x);
// 尾删
void LKLNodePopBack(LKLNode** phead);
// 查找
LKLNode* LKLFind(LKLNode* phead, LKLDataType x);
// 单链表在pos位置之后插入x
void LKLInsertAfter(LKLNode* pos, LKLDataType x);
// 单链表删除pos位置之后的值
void LKLEraseAfter(LKLNode* pos);
// 销毁
void LKLDestroy(LKLNode** plist);

LKList.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"LKList.h"

//动态创立新结点
LKLNode* BuyLKLNode(LKLDataType x)
{
	LKLNode* newnode = (LKLNode*)malloc(sizeof(LKLNode));
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}
//头插
void LKLNodePushFront(LKLNode** phead, LKLDataType x)
{
	assert(phead);
	LKLNode* newnode = BuyLKLNode(x);
	newnode->next = *phead;
	*phead = newnode;
}
//头删
void LKLNodeBackFront(LKLNode** phead)
{
	assert(phead);
	//为空
	assert(*phead);
	//非空
	LKLNode* newnode = (*phead)->next;
	free(*phead);
	*phead = newnode;
}
//尾插
void LKLNodePushBack(LKLNode** phead, LKLDataType x)
{
	assert(phead);
	assert(*phead);
	LKLNode* newnode= BuyLKLNode(x);
	LKLNode* cur = *phead;
	//为空
	if (*phead == NULL)
	{
		*phead = newnode;
	}
	//非空
	else
	{
		while (cur->next)
		{
			cur = cur->next;
		}
		cur->next = newnode;
	}
}
//尾删
void LKLNodePopBack(LKLNode** phead)
{
	assert(phead);
	//为空
	assert(*phead);
	//一个
	if ((*phead)->next==NULL)
	{
		free(*phead);
		*phead = NULL;
	}
	//两个及以上
	else
	{
		LKLNode* tail = *phead;

		/*LKLNode* prev = NULL;
		while (tail->next)
		{
			prev = tail;
			tail = tail->next;
		}
		free(prev->next);
		prev->next = NULL;*/

		while (tail->next->next)
		{
			tail = tail->next;
		}
		free(tail->next);
		tail->next = NULL;
	}
}
// 单链表查找
LKLNode* LKLFind(LKLNode* phead, LKLDataType x)
{
	assert(phead);
	LKLNode* pos = phead;
	while (pos)
	{
		if (pos->data == x)
		{
			return pos;
		}
		pos = pos->next;
	}
	return NULL;
}
// 单链表在pos位置之后插入x
void LKLInsertAfter(LKLNode* pos, LKLDataType x)
{
	assert(pos);
	LKLNode* newnode= BuyLKLNode(x);
	LKLNode* cur = pos;
	newnode->next = cur->next;
	cur->next = newnode;
}
// 单链表删除pos位置之后的值
void LKLEraseAfter(LKLNode* pos)
{
	assert(pos);
	assert(pos->next);
	LKLNode* cur = pos;
	LKLNode* newnode = cur->next->next;
	free(cur->next);
	cur->next = newnode;
}

// 单链表的销毁
void LKLDestroy(LKLNode** phead)
{
	assert(phead);
	assert(*phead);
	LKLNode* cur = *phead;
	LKLNode* next = NULL;
	while (cur)
	{
		next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
}
//打印
void LKLPrint(LKLNode* phead)
{
	assert(phead);
	LKLNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL");
}

四，总结

做数据结构的题目画图很重要，小伙伴们刚开始喜欢用脑子去构图想象，但遇到复杂的情况会紊乱的，画图最为可观方便，可以培养一个良好的画图习惯；

如有不足之处欢迎来补充交流！

完结。。。

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