C语言如何实现单链表操作
本篇内容介绍了"C语言如何实现单链表操作"的有关知识,在实际案例的操作过程中,不少人都会遇到这样的困境,接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧!希望大家仔细阅读,能够学有所成!
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 。
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是连续
2. 现实中的节点一般是从堆上申请出来的
3. 从对上申请的空间,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
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:
1、单向或者双向链表
2、带头或者不带头链表
3、循环或非循环链表
最常用的有两种:无头单向非循环链表、带头双向循环链表
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。
3 链表的实现无头+单向+非循环链表增删查改实现
3.1 链表的定义
typedef int SLTDataType;//typedef struct SListNode{ int data;//val,存储的数据,此处假设存储的数据为int型 struct SListNode* next;//存储下一个节点的位置}SListNode,SLN;
3.2 链表数据的打印
void SListPrint(SListNode* phead){ SListNode* cur = phead; while (cur != NULL) { printf("%d->", cur->data); cur = cur->next; } printf("NULL\n");}
3.3 链表的尾插
void SListPushBack(SListNode** pphead, SLTDataType x){ SListNode* newnode = BuySListNode(x); if (*pphead == NULL) { *pphead = newnode; } else { //找尾 SListNode* tail = *pphead; while (tail->next != NULL) { tail = tail->next; } tail->next = newnode; }}
在找尾的过程中,务必不能写成下面的代码:
while(tail!=NULL){ tail = tail->next;}tail->next = newnode;
当然,上面的介绍的是尾删的情况。
尾插其实也是类似的,尾插的话像上面的代码中,当tail!=NULL
不成立之后,tail等于空,然后执行赋值操作,tail->next = newnode
这行代码相当于下面的代码:
(*tail).next
,此处相当于是对空指针进行解引用,其实就是非法访问了,并还试图非法修改未授权内存中的数据,这将必然会引发程序的崩溃。而且也并没有将新节点的地址存储到之前为节点的next中。
这个地方需要弄明白链表进行遍历的根本原理:
链表是一个相对静态的存储在堆区中的数据空间,我们通过改变栈区中的局部变量tail中的数据(即每一个链表节点的地址)来进行遍历,之所以能够通过tail变量能够进行访问并且修改节点数据的原因就是因为tail的数据类型是SListNode*,即指向节点的指针,指针的类型决定了对指针解引用能够访问的数据类型,所以*tail能够访问堆区中的节点的数据并且能够进行修改。
3.4 链表空间的动态申请
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;}
3.5 链表的头插
void SListPushFront(SListNode** pphead, SLTDataType x){ SListNode* newnode = BuySListNode(x); newnode->next = *pphead; *pphead = newnode;}
3.6 链表的尾删
需要考虑三种情况:
空
一个节点
多个节点
两种写法:
第一种:
void SListPopBack(SListNode** pphead){ assert(pphead); if (*pphead == NULL)//空链表 { return; } else if ((*pphead)->next == NULL)//一个节点 { free(*pphead);//*pphead就是plist的值 *pphead = NULL; } else//多个节点 { SListNode* tail = *pphead; SListNode* prev = NULL;//为什么要置为空呢?因为这个地方相当于是指向第一个节点之前的节点,这个节点并不存在,设为空 while (tail->next != NULL) { prev = tail; tail = tail->next; } free(tail); tail = NULL; prev->next = NULL; }}
这种方式在面对只有一个节点时也不会出现问题。
第二种:
void SListPopBack(SListNode** pphead){ assert(pphead); if (*pphead == NULL)//空链表 { return; } else if ((*pphead)->next == NULL)//一个节点 { free(*pphead);//*pphead就是plist的值 *pphead = NULL; } else//多个节点 { SListNode* tail = *pphead; while (tail->next->next != NULL) { tail = tail->next; } free(tail->next);//释放尾节点 tail->next = NULL;//将新尾节点的next置为NULL }}
3.7 链表的头删
void SListPopFront(SListNode** pphead){ assert(pphead); if (*pphead == NULL)//空链表 { return; } else//非空链表 { SListNode* next = (*pphead)->next;//next作为临时变量存放的是被删除的节点中next存储的第二个节点的地址 free(*pphead); *pphead = next; }}
3.8 链表任意位置的前插入
void SListInsertBefore(SListNode** pphead, SListNode* pos,SLTDataType x){ assert(pphead); if (*pphead == pos)//pos是第一个节点,相当于头插 { SListPushFront(pphead, x); } else { SListNode* prev = *pphead; while (prev->next != pos) { prev = prev->next; } SListNode* newnode = BuySListNode(x); prev->next = newnode; newnode->next = pos; }}
3.9 链表任意位置的后插入
两种实现方式:
方式一:
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDataType x){ assert(pos); SListNode* newnode = BuySListNode(x); newnode->next = pos->next; pos->next = newnode; //这两行代码顺序是固定的,只能这个顺序,无法进行改变}
图示:
方式二:
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDataType x){ assert(pos); SListNode* next = pos->next; SListNode* newnode = BuySListNode(x); newnode->next = next; pos->next = newnode; //这两行代码可以任意改变顺序,谁先谁后都不影响最后的结果}
图示:
3.10 链表的任意位置的删除
void SListErase(SListNode** pphead, SListNode* pos){ assert(pphead); assert(pos); if (pos == *pphead)//当pos为头节点的时候 { SListPopFront(pphead); } else//当pos为非头节点的时候 { SListNode* prev = *pphead; while (prev->next != pos) { prev = prev->next; } prev->next = pos->next; free(pos); pos = NULL; }}
图示:
3.11 链表的任意位置的前删除
void SListEraseBefore(SListNode** pphead, SListNode* pos)//pos即为任意位置{ assert(pphead); assert(pos); if (pos == *pphead) { return; } else if(pos==(*pphead)->next) { SListPopFront(pphead); } else { SListNode* prev = *pphead;//prev用来存储pos的前一个位置的前一个位置 while (prev->next->next != pos) { prev = prev->next; } SListNode* next = prev->next;//保存pos前一个节点的地址 prev->next = prev->next->next;//将prev和pos的两个节点进行连接 free(next);//删除pos的前一个节点 }}
3.12 链表的任意位置的后删除
void SListEraseAfter(SListNode* pos){ assert(pos); SListNode* next = pos->next; if (next == NULL)//当pos是最后一个节点的时候 { return; } else { pos->next = next->next; free(next); next = NULL; }}
图示:
3.13 链表的销毁
void SListDestory(SListNode** pphead){ assert(pphead); SListNode* cur = *pphead; SListNode* next = *pphead;//是为了存储cur下一个节点的地址,因为free(cur)之后,cur指针指向的内存中的数据可能已经称为乱码了,即不能再正常的使用 while (cur) { next = cur->next; free(cur); cur = next; } *pphead = NULL;}
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