数据结构——单链表

内容简介：数据结构——单链表

前面介绍了顺序表的特点和实现！但是顺序表有很多的不足，比如要给顺序表的前面插入一个数据，就必须先把后面的数据先一个一个的往后挪动，然后再将所要插入的数据放进去。就相当于一个数组一样。

还有就是顺序表的大小分配，如果采用静态分配内存的方式，那么势必就会造成剩余内存的浪费，不利于CPU工作。要是用动态内存分配，可以减少内存浪费情况，但是一次性开辟的内存不能太大也不能太小，遇到一个结构体数据刚刚存放满，这时候在想增加数据就要再申请空间，那么申请的空间只用了一个，其他的也就造成了浪费。

所以这时候为了方便存储，和更加节省空间，就采用了单链表的方式。先来看看为什么单链表有这么多好处

单链表采用上一个节点的头结点和下个节点相邻，相当于把好多的数据直接连起来，用的时候只需要改变节点之间的连接。而且增容是一次增加一个节点的大小，实现了真正的用多少分配多少。

写单链表的时候一定要注意你的首节点，别丢了，丢了就找不回来。还有就是在删除节点的时候一定要对那个节点负责，不然让它成为野指针了，对谁都不好。

单链表如何实现，还有接口怎么封装，具体在程序中看一下，重点部分都做了标识。

ListNode.h

#ifndef _LISTNODE_H_
#define _LISTNODE_H_

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <assert.h>


typedef int Datatype;

typedef struct ListNode
{
	Datatype data;
	struct ListNode *next;
}ListNode;

void PushBack(ListNode **pplist, Datatype x);//从后面插入一个data为x的节点
void PopBack(ListNode **plist);	//从后面删除一个节点
void PrintList(ListNode *plist);  //打印单链表
void PushFront(ListNode **pplist, Datatype x); //从前面插入一个data为x的节点
void PopFront(ListNode **pplist);	//从前面删除一个节点
ListNode* Find(ListNode* pList, Datatype x); //查找data为x的节点，并返回这个节点

//在pos前插入||删除
void Insert(ListNode **pplist, ListNode *pos, Datatype x);//在所指定的节点前插入一个data为x的节点
void Erase(ListNode **pplist, ListNode *pos);//删除指定的节点




#endif

ListNode.cpp

#include "ListNode.h"

ListNode *BuyNode(Datatype x)	//生成节点封装接口
{
	ListNode *Node = (ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));// 以动态的形式生成一个大小为一个结构体大小的节点
	Node->data = x;	//所要生成的节点数据
	Node->next = NULL;	//将生成节点的下个赋为空
	return Node;
}

void PrintList(ListNode *plist)//打印单链表
{
	ListNode *cur = plist;
	while(cur != NULL)
	{
		printf("%d->",cur->data);//将单链表的数据正向输出
		cur = cur->next;
	} 
	printf("NULL\n");
}

void PushBack(ListNode **pplist, Datatype x)//在做这些之前要先理清思路，都有哪几种情况，然后敲
{
	//1.空 2.只有一个 3.多个
	assert(pplist);
	if(*pplist == NULL)//没有节点的时候直接把节点给首节点
	{
		*pplist = BuyNode(x);
	}
	else if((*pplist)->next == NULL)
	{
		(*pplist)->next = BuyNode(x);//只有一个就把生成的节点串在首节点后面
	}
	else
	{
		ListNode *cur = *pplist;	
		while((cur)->next != NULL)
		{
			cur = cur->next;
		}
		cur->next = BuyNode(x);
	}
}

void PopBack(ListNode **pplist)//和Push一样都要考虑清楚，然后就很好写
{
	//1.NULL 2.1个 3.多个
	assert(pplist);
	if(*pplist == NULL)
	{
		return;
	}
	else if((*pplist)->next == NULL)
	{
		free(*pplist);//只有一个的话直接释放
		*pplist = NULL;//一定要将这个节点置空，不然容易成为野指针
	}
	else
	{
		ListNode *tmp = *pplist;//先定义两个指针，分别保存要删除的节点和上一个节点
		ListNode *cur = tmp;
		while(tmp->next != NULL)
		{
			cur = tmp;
			tmp = tmp->next;
		}
		free(tmp);//删除指定节点
		cur->next = NULL;//将上个节点的next给置空
		tmp = NULL;//记得置空
	}
}

void PushFront(ListNode **pplist, Datatype x)//和尾插一样，只是情况还要具体分析
{
	//1.NULL 2.一个 3.多个
	assert(pplist);
	if(*pplist == NULL)
	{
		*pplist = BuyNode(x);
	}
	else
	{
		ListNode *cur = BuyNode(x);
		cur->next = *pplist;
		*pplist = cur;
	}
}

void PopFront(ListNode **pplist)
{
	//1.NULL 2.一个 3.多个
	assert(pplist);
	if(*pplist == NULL)
	{
		return;
	}
	else if((*pplist)->next == NULL)
	{
		free(*pplist);
		*pplist = NULL;
	}
	else
	{
		ListNode *tmp = *pplist;
		*pplist = tmp->next;
		free(tmp);
	}
}

ListNode* Find(ListNode* plist, Datatype x)//查找节点并不改变数据，所以不用传结构体指针的地址
{
	while(plist)
	{
		if(plist->data == x)//当找到要查找的数时，就直接返回
		{
			return plist;
		}
		plist = plist->next;
	}
	//perror("Find");	//出错打印错误信息
	//system("pause");
	//exit(EXIT_FAILURE);//程序直接退出
	return NULL;
}

void Insert(ListNode **pplist, ListNode *pos, Datatype x)//先调Find
{
	//1.NULL 2.在第一个前插或只有一个数据 3.多个
	assert(pplist);
	assert(pos);
	if(*pplist == NULL)
	{
		*pplist = BuyNode(x);
	}
	else if(((*pplist)->next == NULL) || (pos == *pplist))
	{
		PushFront(pplist, x);
	}
	else
	{
		ListNode *tmp = *pplist;//这里要找到指定插入节点的上个节点和下个节点
		while(tmp->next != pos)
		{
			tmp = tmp->next;
		}
		ListNode *p = BuyNode(x);
		tmp->next = p;
		p->next = pos; 
	}
}

void Erase(ListNode **pplist, ListNode *pos)//要删除首先就要调用Find函数查找到相应的节点
{
	//1.NULL或1个 2.多个
	assert(pplist);
	assert(pos);
	if(((*pplist) == NULL) || ((*pplist)->next) == NULL)//只有一个或者没有节点时直接采用前删
	{
		PopFront(pplist);
	}
	else
	{
		ListNode *tmp = *pplist;
		while(tmp->next != pos)
		{
			tmp = tmp->next;
		}
		tmp->next = pos->next;
		free(pos);
		pos = NULL;
	}
}

test.cpp

#include "ListNode.h"

struct ListNode* plist;

void test1()
{
	PushBack(&plist, 1);
	PushBack(&plist, 2);
	PushBack(&plist, 3);
	PushBack(&plist, 4);

	PopBack(&plist);
	PopBack(&plist);
	PopBack(&plist);
	PopBack(&plist);
	PopBack(&plist);

	PrintList(plist);
}

void test2()
{
	PushFront(&plist, 1);
	PushFront(&plist, 2);
	PushFront(&plist, 3);
	PushFront(&plist, 4);

	PrintList(plist);

	PopFront(&plist);
	PopFront(&plist);
	PopFront(&plist);
	PopFront(&plist);
	PopFront(&plist);

	PrintList(plist);
}

void test3()
{
	ListNode *pos = NULL;
	PushBack(&plist, 1);
	/*PushBack(&plist, 2);
	PushBack(&plist, 3);
	PushBack(&plist, 4);*/

	pos = Find(plist, 2);
	Insert(&plist, pos, 5);
	//Erase(&plist, pos);
	PrintList(plist);
}

int main()
{
	//test1();
	//test2();
	test3();
	system("pause");
	return 0;
}

为了更加明确的了解链表的增删查改，在 Linux 环境下来演示一下具体的过程

#include "ListNode.h"

struct ListNode* plist;

void test1()
{
    int i = 0;
    int j = 0;
    printf("尾插，尾删\n");
    printf("\n");
    while(i<5){
        PushBack(&plist, i++);
        PrintList(plist);
        sleep(1);
    }
    while(j<5){
        PopBack(&plist);
        PrintList(plist);
        sleep(1);
        j++;
    }
}

void test2()
{
    int i = 0;
    int j = 0;
    printf("前插，前删\n");
    printf("\n");
    while(i<5){
        PushFront(&plist, i);
        PrintList(plist);
        sleep(1);
        i++;
    }while(j<5){
        PopFront(&plist);
        PrintList(plist);
        sleep(1);
        j++;
    }
}
void test3()
{
    int i = 0;
    ListNode *pos = NULL;
    printf("链表的节点插入、删除和查找\n");
    printf("\n");
    while(i<5){
        PushBack(&plist, i++);
        PrintList(plist);
        sleep(1);
    }
    pos = Find(plist, 2);
    printf("查找单链表里数据为2的节点i\n");
    printf("给2的前面插入5\n");
    Insert(&plist, pos, 5);
    PrintList(plist);
    sleep(1);
    printf("删除2\n");
    Erase(&plist, pos);
    PrintList(plist);
    }
int main()
{
        test1();
        test2();
        test3();
        return 0;

}

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持 码农网

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