单链表＜数据结构 C版＞

概念

单链表是一种在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顺序实现的。

链表的每个结点有两个部分，分别是数据和指向下个结点的指针，每个链表的最后一个结点的下一个结点为NULL（不能对NULL解引用）。

放一张bit课件里的图,我觉得很形象：

链表的单个结点

typedef int SLDataType;//重定义一下在链表内存放的数据类型，方便后期对类型进行统一修改

//链表的单个结点
typedef struct SListNode {//Single List Node :链表结点
    SLDataType data;//存放的数据
    struct SListNode* next;//指向下一个结点的指针
}SLNode;//重定义名字方便后期使用

链表的打印操作

//链表的打印操作
void SLPrint(SLNode* phead) {
    assert(phead);//不能传入空指针
    SLNode* pcur = phead;
    //pointer cursor:指针光标，不让头结点丢失(虽然不会改变头结点的指向)
    while (pcur) {//等同于pcur!=NULL
        printf("%d->", pcur->data);//打印此结点的数据
        pcur = pcur->next;//使pcur指向下一个结点
    }
    printf("NULL\n");
}

新结点的申请

后面会涉及到新结点的插入，申请新结点可以封装成一个函数，避免代码冗余

//新结点的申请
SLNode* SLBuyNode(SLDataType x) {
    SLNode* node = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
    if (!node) {//返回值为空,申请失败(一般是空间不足了)，直接退出
        perror("malloc fail");
        exit(1);
    }
    node->data = x;//将数据赋给data
    node->next = NULL;//将下一个节点置为NULL;
    return node;
}

尾部插入

//尾部插入
void SLPushBack(SLNode** pphead, SLDataType x) {
    //注意在这里我们传参的是二级指针，因为我们需要在函数内部改变头结点的指向
    assert(pphead);//不能传NULL
    //新结点的申请
    SLNode* node=SLBuyNode(x);
    if (*pphead == NULL) {
        *pphead = node;
    }
    else {
        SLNode* pcur = *pphead;
        while (pcur->next) {//找到next元素为NULL的结点，也就是为链表尾部
            pcur = pcur->next;
        }
        pcur->next = node;
    }
    
}

测试运行一下：

头部插入

//头部插入
void SLPushFront(SLNode** pphead, SLDataType x) {
    assert(pphead);
    SLNode* node = SLBuyNode(x);
    //这里需要处理头结点为空的情况吗？不需要，因为没有涉及到解引用其元素
    node->next = *pphead;
    *pphead = node;
}

测试运行一下：

尾部删除

//尾部删除
void SLPopBack(SLNode** pphead) {
    assert(*pphead && pphead);//
    if (!(*pphead)->next) {//处理只有一个元素的情况
        free(*pphead);
        *pphead = NULL;
    }
    else {
        SLNode* prev = NULL;
        SLNode* pcur = *pphead;
        while (pcur->next) {//找到尾结点前一个结点
            prev = pcur;
            pcur = pcur->next;
        }
        free(pcur);//将尾结点释放
        pcur = NULL;
        prev->next = NULL;//将尾结点的前一个结点的next元素置为NULL
    }
}

测试运行一下：

头部删除

//头部删除
void SLPopFront(SLNode** pphead) {
    assert(*pphead && pphead);
    SLNode* next = (*pphead)->next;//保存头结点的下一个结点地址
    free(*pphead);//释放头结点
    *pphead = next;//使头结点指向下一个结点
}

测试运行一下：

查找

在链表中想要对指定位置进行操作不能使用下标，所以我们必须找到指定位置的地址才能对其进行操作。

//查找
SLNode* SLFind(SLNode* phead, SLDataType x) {
    assert(phead);
    SLNode* pcur = phead;
    while (pcur) {
        if (pcur->data == x) {
            return pcur;
        }
        pcur = pcur->next;
    }
    return NULL;
}

在指定位置之前插入数据

//在指定位置之前插入数据
void SLInsert(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLDataType x) {
    assert(pphead && pos && *pphead);//pos和pphead不能为空,以及pphead指向空间不能为空
    if (*pphead == pos) {//处理头插的情况
        SLPushFront(pphead,x);
    }
    else {
        SLNode* node = SLBuyNode(x);
        SLNode* pcur = *pphead;
        while (pcur->next != pos) {//找到pos前一个结点
            pcur = pcur->next;
        }
        node->next = pcur->next;
        pcur->next = node;
    }
}

测试运行一下：

在任意位置之后插入数据

//在任意位置之后插入数据
void SLInsertAfter(SLNode* pos, SLDataType x) {
    assert(pos);//pos不能为空
    SLNode* node = SLBuyNode(x);
    node->next = pos->next;
    pos->next = node;
}

测试运行一下：

删除pos结点

//删除pos结点
void SLErase(SLNode** pphead, SLNode* pos) {
    assert(*pphead && pphead && pos);
    if (*pphead == pos) {//处理头删的情况
        SLPopFront(pphead);
    }
    else {
        SLNode* pcur = *pphead;
        while (pcur->next!= pos) {
            pcur = pcur->next;
        }
        pcur->next = pos->next;
        free(pos);
        pos = NULL;
    }
}

测试运行一下：

删除pos之后结点

//删除pos之后结点
void SLEraseAfter(SLNode* pos) {
    assert(pos && pos->next);//pos后面的结点也不能为空
    SLNode* next = pos->next;
    pos->next = next->next;
    free(next);
    next = NULL;
}

测试运行一下：

** 销毁链表**

//销毁链表
void SLDestory(SLNode** pphead) {
    assert(pphead && *pphead);
    SLNode* pcur = *pphead;
    while (pcur) {
        SLNode* nextnode = pcur->next;//使用一个变量接受下一个结点地址
        free(pcur);
        pcur = nextnode;
    }
    *pphead = NULL;
}