B.最简单结构的链表——不带哨兵位单链表的实现

  • (关于哨兵位结点)
  • 一、不带哨兵位单链表结点的创建
    • 1.1 typedef 链表的数据类型
    • 1.2 结点的结构体创建
  • 二、单链表要实现的功能
  • 三、需要包含的头文件
  • 四、函数接口一览
    • 为什么有些函数参数传递的是二级指针,有些是一级指针?
  • 五、功能的实现
      • 1)打印单链表
      • 2)创建新节点
      • 3)尾插
      • 4)尾删
      • 5)头插
      • 6)头删
      • 7)查找
      • 8)删除
      • 9)插入结点
      • 10)销毁

(关于哨兵位结点)

哨兵位结点也叫哑节点。哨兵位结点也是头结点 。该节点不存储有效数据,只是为了方便操作 (如尾插时用带哨兵位的头结点很爽,不需要判空)。

有哨兵位结点的链表,第一个元素应该是链表第二个节点(head -> next,head为哨兵位结点)对应的元素。

有哨兵位结点的链表永不为空 (因为至少有一个结点——哨兵位结点),这样可以避免判断头是否为空,起到简化代码、减少出错的作用。

一、不带哨兵位单链表结点的创建

下面的自定义类型、函数名里SLT:
来源于单链表的英文:Single Linked List

1.1 typedef 链表的数据类型

typedef 一下链表数据域的数据类型,目的 是如果以后需要改变链表数据类型直接在typedef后改一下即可,否则要在程序中一个个的改,麻烦并且易出错

typedef int SLTDataType;

1.2 结点的结构体创建

凡是有多个数据的 → 创建结构体。
数据域: 存储的数据data,类型是SLTDataType
指针域: 存下一个结点的地址next,类型是结构体指针 struct SListNode*

typedef struct SListNode//line1{//line2SLTDataType data;//数据域//line3struct SListNode* next;//指针域//line4}SLTNode;//line5

注意:指针域的结构体指针不可以是SLTNode*
编译器的查找规则:编译的时候,如果要用到一个函数或者一个类型,它不会向下查找,只能向上查找。具体来说,SLTNode*在第五行以后才起作用,在第四行的时候还没有定义“SLTNode*

二、单链表要实现的功能

1、打印链表:将链表各个结点数据域中的数据按顺序打印出来

2、创建一个新结点:插入一个结点的时候要创建一个新结点,干脆封装成一个函数,后面直接调用即可

3、在链表尾部插入一个数据(尾插)

4、删除链表尾部的结点(尾删)

5、在链表头部插入一个数据(头插)

6、删除链表头部的结点(头删)

7、查找某个结点:返回结点地址

8、删除某个结点

9、单链表中插入结点

10、销毁链表

三、需要包含的头文件

#include#include#include

四、函数接口一览

//打印 单链表void SLTPrint(SLTNode* phead);//动态申请一个节点SLTNode* BuySLTNode(SLTDataType x);//尾插(并给节点中的data赋值)void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);//尾删void SLTPopBack(SLTNode** pphead);//头插(并给节点中的data赋值)void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);//头删void SLTPopFront(SLTNode** pphead);//查找并返回结点地址SLTNode* SLFind(SLTNode* phead, SLDataType x);//删除某个结点void SLErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos);//pos前 插入结点void SLInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLDataType x);//销毁void SLDestroy(SLTNode** pphead);

为什么有些函数参数传递的是二级指针,有些是一级指针?

因为有些函数需要改变传入的结点

phead可能为空:链表一开始为空(main()函数中定义SLTNode* phead = NULL),对于插入类的函数,第一次插入时phead为空,那么就要改变phead指向的空间(要在函数中创建一个新结点,phead改变为该结点的地址),即需要改变phead,而phead是一级指针,因为要改变指针需要传递指针的指针——二级指针,即传递指针变量phead的地址——&phead

但是像打印这样的函数,不需要改变phead,只需要遍历一遍链表,打印出各结点的数据即可,所以传phead(一级指针)就好,不需要二级指针。

五、功能的实现

1)打印单链表

//打印 单链表void SLTPrint(SLTNode* phead);
void SLTPrint(SLTNode* phead){SLTNode* cur = phead;//①while (cur != NULL)//②{printf("%d -> ",cur->data);cur = cur->next;//③}printf("NULL\n");}

① 这里也可以直接用phead进行循环,但是像这样创建一个 “当前节点” (cur源自单词current)会比较“美观”。(But 如果这个函数内部后面还需要用头节点的话就不能直接用phead,否则会找不到头)
② 控制结束的条件
③ 遍历

2)创建新节点

链表的结点:按需分配,随用随创
链表的头插、尾插(只要是插入)都需要创建一个新节点,然后插到对应位置。所以我们可以直接把“创建新节点”封装成一个函数,以便后面直接调用:

SLTNode* BuySLTNode(SLTDataType x){SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));//①if(newnode == NULL)//②{perror("malloc newnode fail: ");return;}//③给新节点赋值newnode->x;newnode->next = NULL;return newnode;//别忘了返回newnode}

①动态开辟一个新节点,.h头文件里要包含
②判断开辟是否成功,如果不成功则输出错误并返回
③给新节点的数据域赋值,指针域赋为空:NULL,这样做的好处是: 不需要最后对链表尾结点的指针域置空。

3)尾插

在链表尾部插入一个节点
先看这段代码:

void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);{SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);SLTNode* tail = *pphead;while (tail->next != NULL){tail = tail->next;}tail->next = newnode;}

上面这段代码的前提是,我们已经假定这个链表有>=1个节点,但是如果*pphead为空呢?
如果为空,则只执行:

SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);SLTNode*tail = *pphead;

初始化:SLTNode* phead = NULL;
传参: SLTPushBack(&phead, x);
pheadNULL时,也就不存在tail->next

所以切记要先判断*pphead是否为空:

void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x){SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);if (*pphead == NULL){*pphead = newnode;}else{SLTNode* tail = *pphead;//找原链表的尾结点while (tail->next != NULL){tail = tail->next;}tail->next = newnode;}}

4)尾删

尾删比较麻烦,因为要判断链表是否为空以及分情况讨论结点个数。

先看这段代码:

void SLTPopBack(SLTNode** pphead){assert(pphead && *pphead);//①SLTNode* tail, * tailpre;//②tail = *pphead->next;tailpre = *pphead;while (tail->next){tail = tail->next;tailpre = tailpre->next;}free(tail);//③tailpre->next = NULL;//④}

pphead(二级指针)和*pphead绝对不可以为空,最好断言一下
②定义tail和tail前一个结点tailpre,目的是释放tail后,直接得到新的尾结点,方便置空
③没必要再把tail置空:tail = NULL;因为tail是局部变量,函数结束就自动销毁了
④释放后,新的尾结点的next置空
看似没什么毛病·······

但是,上面没有考虑只有一个结点的情况!!
⚡如果只有一个结点, tail = *pphead->next;后,tailNULL,下面的执行就出大问题了

解决办法是判断一下:

void SLTPopBack(SLTNode** pphead){assert(pphead && *pphead);if ((*pphead)->next == NULL)//只有一个结点{free(*pphead);*pphead = NULL;}else//>=2个结点{SLTNode* tail, * tailpre;tail = *pphead->next;tailpre = *pphead;while (tail->next){tail = tail->next;tailpre = tailpre->next;}free(tail);tailpre->next = NULL;}}

5)头插

按照尾插的路子,可能会这样写:

void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x){assert(pphead);SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);if (*pphead == NULL){*pphead = newnode;}else{newnode->next = *pphead;*pphead = newnode;}}

当然没有错,但是仔细想一想,其实没有必要判断*pphead是否为空,因为即使*pphead为空,执行else部分依然没毛病!

化简为:

void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x){assert(pphead);SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);newnode->next = *pphead;*pphead = newnode;}

6)头删

头删相比较尾删很简单,因为不需要像尾删一样找tail前一个结点。

头删可以直接删:

void SLPopFront(SLTNode** pphead){assert(pphead && *pphead);SLTNode* next = (*pphead)->next;//临时存一下第二个元素的结点free(*pphead);*pphead = next;}

7)查找

查找链表中的某个元素,只需遍历一遍链表。返回data == 要查找的元素第一次出现的节点的地址;如果链表中没有要查找的元素,返回NULL

SLTNode* SLFind(SLTNode* phead, SLDataType x){SLTNode* cur = phead;while (cur){if (cur->data == x)return cur;cur = cur->next;}return NULL;}

8)删除

分两种情况:链表只有一个节点、链表有多个节点。
1、只有一个节点:如果*pphead == pos,相当于头删,直接调用前面的函数即可。
2、有多个节点:遍历链表,直到找到地址为pos的结点,按照尾删的思路,删除即可。

void SLErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos){assert(pphead && *pphead && pos);//都不能为空if (*pphead == pos){SLPopFront(pphead);}else{SLTNode* cur = *pphead;while (cur->next != pos){cur = cur->next;}SLTNode* next = cur->next->next;cur->next = next;free(pos);//一定要free}}

9)插入结点

在pos前插入:

void SLInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLDataType x){assert(pphead && pos);if (pos == *pphead){SLPushFront(pphead, x);}else{SLTNode* cur = *pphead;while (cur->next != pos){cur = cur->next;}SLTNode* insnode = BuyNode(x);cur->next = insnode;insnode->next = pos;}}

10)销毁

对于销毁链表,如果只free掉 *pphead行么?
当然不行!!

因为单链表由一个一个的结点连接起来的。如果只free(*pphead),头结点是释放了,但是后面的节点没被释放,还占用着空间但是已经找不到他们的地址了。

所以应该逐个释放

void SLDestroy(ListNode** pphead){ListNode* cur = *pphead;while (cur){ListNode* next = cur->next;free(cur);cur = next;}*pphead = NULL; //最后别忘了置空}

销毁完后 最好把*pphead 置空,防止销毁链表后对链表误操作而导致的野指针问题。