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  • 导读：
  • 1. 单链表
    • 1.1 什么是单链表
    • 1.2 优缺点
  • 2. 实现单链表基本功能
    • 2.1 定义结构体
    • 2.2 单链表打印
    • 2.3 销毁单链表
    • 2.4 动态申请一个结点
    • 2.5 单链表尾插
    • 2.6 单链表尾删
    • 2.7 单链表头插
    • 2.8 单链表头删
    • 2.9 单链表查找
    • 2.10 单链表任意插入
    • 2.11 单链表任意删除
  • 3. 代码整理
    • 3.1 SList.h声明函数
    • 3.2 SList.c定义函数
    • 3.3 study.c调用
  • 4. 博主有话说

导读：

在前面我们已经学习了顺序表，今天我们来学习链表的单链表，也是无头的单链表，这需要对一级指针和二级指针有充分的了解。

1. 单链表

1.1 什么是单链表

单链表是一种常见的数据结构，由一系列节点依次连接形成。
每个节点包含两部分信息：数据信息和指向下一个节点的指针。
单链表的第一个节点称为头节点，最后一个节点没有下一个节点，其指针指向空。
类似于火车，火车头连接后一个车厢，再由后面的车厢依次连接

1.2 优缺点

单链表的优点：

  1. 动态性：单链表的长度可以动态增长，不需要预先指定长度；
  2. 内存利用率高：链表中每个节点只需要存储下一个节点的地址，不需要像数组那样存储固定大小的位置，因此可以更加灵活地利用内存；
  3. 插入和删除操作方便：由于只需要改变链表节点中的指针，可以很方便地在链表中插入和删除节点。

单链表的缺点：

  1. 随机访问困难：由于必须从头节点开始遍历整个链表才能访问任意位置上的节点，因此随机访问效率较低；
  2. 存储空间浪费：由于链表节点中需要保存指向下一个节点的指针，因此需要额外的存储空间；
  3. 不支持反向遍历：由于链表节点只存储了指向下一个节点的指针，因此无法反向遍历链表。

2. 实现单链表基本功能

我们需要创建两个 C文件: study.c 和 SList.c，以及一个 头文件： SList.h。
头文件来声明函数，一个C文件来定义函数，另外一个C文件来用于主函数main（）进行测试。

2.1 定义结构体

typedef是类型定义的意思。typedef struct 是为了使用这个结构体方便。

若struct SeqList {}这样来定义结构体的话。在申请SeqList 的变量时，需要这样写，struct SList n;
若用typedef，可以这样写，typedef struct SList{}SL; 。在申请变量时就可以这样写，SL n;
区别就在于使用时，是否可以省去struct这个关键字。

SList.h声明函数

//给int类型起一个别名——SLNDataTypetypedef int SLNDataType;typedef struct SListNode{SLNDataType val;struct SListNode* next;}SLNode;

2.2 单链表打印

SeqList.h声明函数

// 单链表打印void SLTPrint(SLNode* phead);

SList.c定义函数

//打印结构体void SLTPrint(SLNode* phead){SLNode* cur = phead;//指向头节点while (cur != NULL){printf("%d-> ", cur->val);cur = cur->next;}printf("NULL\n");}

2.3 销毁单链表

动态开辟的空间用完之后都需要释放，以防后面出现问题。
SList.h声明函数

//单链表销毁void SLTDestroy(SLNode** pphead);

SList.c定义函数

//单链表销毁void SLTDestroy(SLNode** pphead){assert(pphead);SLNode* cur = *pphead;SLNode* prev = NULL;while (cur != NULL){prev = cur->next;free(cur);cur = prev;}*pphead = NULL;}

2.4 动态申请一个结点

无论在链表头部、尾部还是任意位置插入一个节点，都需要开辟一个节点，每个插入函数里都要写开辟节点的函数会重复，为了方便，我们单独定义一个函数用来开辟新节点，每次只需调用即可。
SList.c定义函数

SLNode* CreateNode(SLNDataType x){//让指针newnode指向malloc开辟的新空间SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));if (newnode == NULL)//开辟失败则返回错误信息{perror("malloc fail");exit(-1);}//对结构体成员解引用，改变其值newnode->val = x;//让next指向空newnode->next = NULL;return newnode;}

2.5 单链表尾插

思路：
新建一个节点，让链表最后一个节点的next指向新节点

SList.h声明函数

// 单链表尾插void SLTPushBack(SLNode** pphead, SLNDataType x);

SList.c定义函数
如果这个链表中没有任何节点，只需让头部指针plist直接指向newnode。
需要注意的一点是，plist是一级指针，我们想改变plist，就要用二级指针来接收plist的地址，这样才能改变plist的指向

// 单链表尾插void SLTPushBack(SLNode** pphead, SLNDataType x){assert(pphead);SLNode* newnode = CreateNode(x);//如果开头为空，则直接指向CreateNode（）函数开辟的空间，完成尾插if (*pphead == NULL){*pphead = newnode;//改变外部结构体指针Node*，要用Node**}else{//找尾SLNode* tail = *pphead;//如果结构体成员next指向的不是空指针while (tail->next != NULL){//让tail指向下一个节点tail = tail->next;}//再让tail节点的next指向新开辟的空间，完成尾插tail->next = newnode;}}

study.c调用

//测试尾插和尾删void TestSLT1(){SLNode* plist = NULL;SLTPushBack(&plist, 1);SLTPushBack(&plist, 2);SLTPushBack(&plist, 3);SLTPushBack(&plist, 4);SLTPrint(plist);SLTDestroy(&plist);}int main(){TestSLT1();return 0;}

2.6 单链表尾删

找到倒数第二个节点，让其next指向NULL，用free()释放那个最后一个节点。
如果只有一个节点，直接释放头节点即可。

SList.h声明函数

// 单链表尾删void SLTPopBack(SLNode** pphead);

SList.c定义函数

// 单链表尾删void SLTPopBack(SLNode** pphead){assert(pphead);assert(*pphead);//只有一个节点时if ((*pphead)->next == NULL){//直接释放free(*pphead);*pphead = NULL;}//多个节点else{//tail指向开头SLNode* tail = *pphead;//再定义一个空指针SLNode* prev = NULL;//next成员指向的下一节点不为空while (tail->next != NULL){//让prev指向tail所指向的空间prev = tail;//tail指向下一个节点tail = tail->next;}//循环结束，tail指向的为空，释放空间free(tail);//再让prev指向的结构体内的next成员指向NULL，完成尾删prev->next = NULL;}}

study.c调用

//测试尾插和尾删void TestSLT1(){SLNode* plist = NULL;SLTPushBack(&plist, 1);SLTPushBack(&plist, 2);SLTPushBack(&plist, 3);SLTPushBack(&plist, 4);SLTPrint(plist);SLTPopBack(&plist);SLTPrint(plist);SLTDestroy(&plist);SLTPrint(plist);}int main(){TestSLT1();return 0;}

2.7 单链表头插

让头节点plist指向新开辟的节点，再让新开辟节点的next指向之前的第一个节点。

SList.h声明函数

//单链表头插void SLTPushFront(SLNode** pphead, SLNDataType x);

SList.c定义函数

// 单链表头插void SLTPushFront(SLNode** pphead, SLNDataType x){assert(pphead);//让* newnode指向CreateNode()函数开辟的新空间SLNode* newnode = CreateNode(x);//让新开辟的节点内的next成员指向链表开头的节点newnode->next = *pphead;//再重新让之前的头节点指向新开辟的节点，完成头插*pphead = newnode;}

study.c调用

//测试头插和头删void TestSLT2(){SLNode* plist = NULL;SLTPushFront(&plist, 10);SLTPushFront(&plist, 20);SLTPushFront(&plist, 30);SLTPushFront(&plist, 40);SLTPrint(plist);SLTDestroy(&plist);}int main(){TestSLT2();return 0;}

2.8 单链表头删

让plist指向第二个节点，释放第一个节点。

SList.h声明函数

// 单链表头删void SListPopFront(SLNode** pphead);

SList.c定义函数

// 单链表头删void SListPopFront(SLNode** pphead){assert(*pphead);//tail指向开头SLNode* tail = *pphead;//让头节点指针指向下一个节点*pphead = (*pphead)->next;//把第一个节点空间释放，完成头删free(tail);tail = NULL;}

study.c调用

//测试头插和头删void TestSLT2(){SLNode* plist = NULL;SLTPushFront(&plist, 10);SLTPushFront(&plist, 20);SLTPushFront(&plist, 30);SLTPushFront(&plist, 40);SLTPrint(plist);SLTPopFront(&plist);SLTPrint(plist);SLTPopFront(&plist);SLTPrint(plist);SLTDestroy(&plist);}int main(){TestSLT2();return 0;}

2.9 单链表查找

想要查找链表里的val里是否存入有一个值，遍历链表，查看每个节点的val值，找到则返回该节点的地址，找不到返回-1，具体的作用我们到后面应用。

SList.h声明函数

// 单链表查找SLNode* SListFind(SLNode* pphead, SLNDataType x);

SList.c定义函数

SLNode* SListFind(SLNode* phead, SLNDataType x){SLNode* cur = phead;while (cur){if (cur->val == x){return cur;}else{cur = cur->next;}}return NULL;}

2.10 单链表任意插入

单链表的插入不止是头插和尾插，可以在任意位置插入。
比如我们在链表中一个数值前插入节点，就可以利用单链表查找来找到这个数，返回其节点的位置，然后在该位置插入节点。

如果pos位置刚好在第一个节点，就是头插，直接调用之前的头插函数即可

SList.h声明函数

void SLTInsert(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLNDataType x);

SList.c定义函数

void SLTInsert(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLNDataType x){assert(pphead);assert(pos);assert(*pphead);//单节点if (*pphead == pos){SLTPushFront(pphead, x);}//多节点else{SLNode* tail = *pphead;while (tail->next != pos){tail = tail->next;}SLNode* newnode = CreateNode(x);tail->next = newnode;newnode->next = pos;}}

study.c调用

void TestSLT3(){SLNode* plist = NULL;SLTPushBack(&plist, 10);SLTPushBack(&plist, 20);SLTPushBack(&plist, 30);SLTPushBack(&plist, 40);SLTPrint(plist);SLNode* pos = SListFind(plist, 30);if (pos != NULL){SLTInsert(&plist, pos, 3);SLTPrint(plist);}SLTDestroy(&plist);}int main(){TestSLT3();return 0;}

2.11 单链表任意删除

和任意插入差不多，如果pos位置在头部就是头删，直接调用即可。
SList.h声明函数

//单链表任意位置删除void SLTErase(SLNode** pphead, SLNode* pos);

SList.c定义函数

//单链表任意位置删除void SLTErase(SLNode** pphead, SLNode* pos){assert(pphead);assert(pos);assert(*pphead);SLNode* tail = *pphead;if (*pphead == pos){SLTPopFront(pphead);}else{while (tail->next != pos){tail = tail->next;}tail->next = pos->next;free(pos);pos = NULL;}}

study.c调用

//单链表任意位置插入和删除void TestSLT3(){SLNode* plist = NULL;SLTPushBack(&plist, 10);SLTPushBack(&plist, 20);SLTPushBack(&plist, 30);SLTPushBack(&plist, 40);SLTPrint(plist);SLNode* pos = SListFind(plist, 30);if (pos != NULL){SLTErase(&plist, pos);}SLTPrint(plist);SLTDestroy(&plist);}int main(){TestSLT3();return 0;}

3. 代码整理

3.1 SList.h声明函数

#pragma once#include #include #include // 动态申请一个结点typedef int SLNDataType;typedef struct SListNode{SLNDataType val;struct SListNode* next;}SLNode;// 单链表打印void SLTPrint(SLNode* phead);//单链表销毁void SLTDestroy(SLNode** pphead);// 单链表尾插void SLTPushBack(SLNode** pphead, SLNDataType x);//单链表头插void SLTPushFront(SLNode** pphead, SLNDataType x);// 单链表尾删void SLTPopBack(SLNode** pphead);// 单链表头删void SLTPopFront(SLNode** pphead);// 单链表查找SLNode* SListFind(SLNode* pphead, SLNDataType x);// 单链表任意位置插入void SLTInsert(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLNDataType x);//单链表任意位置删除void SLTErase(SLNode** pphead, SLNode* pos);void SLTInsertAfter(SLNode* pos, SLNDataType x);void SLTEraseAfter(SLNode* pos);

3.2 SList.c定义函数

#include "SList.h"//打印结构体void SLTPrint(SLNode* phead){SLNode* cur = phead;//指向头节点while (cur != NULL){printf("%d-> ", cur->val);cur = cur->next;}printf("NULL\n");}//单链表销毁void SLTDestroy(SLNode** pphead){assert(pphead);SLNode* cur = *pphead;SLNode* prev = NULL;while (cur != NULL){prev = cur->next;free(cur);cur = prev;}*pphead = NULL;}SLNode* CreateNode(SLNDataType x){//让指针newnode指向malloc开辟的新空间SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));if (newnode == NULL)//开辟失败则返回错误信息{perror("malloc fail");exit(-1);}//对结构体成员解引用，改变其值newnode->val = x;//让next指向空newnode->next = NULL;return newnode;}// 单链表尾插void SLTPushBack(SLNode** pphead, SLNDataType x){assert(pphead);SLNode* newnode = CreateNode(x);//如果开头为空，则直接指向CreateNode（）函数开辟的空间，完成尾插if (*pphead == NULL){*pphead = newnode;//改变外部结构体指针Node*，要用Node**}else{//找尾SLNode* tail = *pphead;//如果结构体成员next指向的不是空指针while (tail->next != NULL){//让tail指向下一个节点tail = tail->next;}//再让tail节点的next指向新开辟的空间，完成尾插tail->next = newnode;}}// 单链表尾删void SLTPopBack(SLNode** pphead){assert(pphead);assert(*pphead);//只有一个节点时if ((*pphead)->next == NULL){//直接释放free(*pphead);*pphead = NULL;}//多个节点else{//tail指向开头SLNode* tail = *pphead;//再定义一个空指针SLNode* prev = NULL;//next成员指向的下一节点不为空while (tail->next != NULL){//让prev指向tail所指向的空间prev = tail;//tail指向下一个节点tail = tail->next;}//循环结束，tail指向的为空，释放空间free(tail);//再让prev指向的结构体内的next成员指向NULL，完成尾删prev->next = NULL;}}// 单链表头插void SLTPushFront(SLNode** pphead, SLNDataType x){assert(pphead);//让* newnode指向CreateNode()函数开辟的新空间SLNode* newnode = CreateNode(x);//让新开辟的节点内的next成员指向链表开头的节点newnode->next = *pphead;//再重新让之前的头节点指向新开辟的节点，完成头插*pphead = newnode;}// 单链表头删void SLTPopFront(SLNode** pphead){assert(pphead);assert(*pphead);//tail指向开头SLNode* tail = *pphead;//让头节点指针指向下一个节点*pphead = (*pphead)->next;//把第一个节点空间释放，完成头删free(tail);tail = NULL;}// 单链表查找SLNode* SListFind(SLNode* phead, SLNDataType x){SLNode* cur = phead;while (cur){if (cur->val == x){return cur;}else{cur = cur->next;}}return NULL;}// 单链表任意位置插入void SLTInsert(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLNDataType x){assert(pphead);assert(pos);assert(*pphead);//单节点if (*pphead == pos){SLTPushFront(pphead, x);}//多节点else{SLNode* tail = *pphead;while (tail->next != pos){tail = tail->next;}SLNode* newnode = CreateNode(x);tail->next = newnode;newnode->next = pos;}}//单链表任意位置删除void SLTErase(SLNode** pphead, SLNode* pos){assert(pphead);assert(pos);assert(*pphead);SLNode* tail = *pphead;if (*pphead == pos){SLTPopFront(pphead);}else{while (tail->next != pos){tail = tail->next;}tail->next = pos->next;free(pos);pos = NULL;}}void SLTInsertAfter(SLNode* pos, SLNDataType x){assert(pos);SLNode* newnode = CreateNode(x);newnode->next = pos->next;pos->next = newnode;}void SLTEraseAfter(SLNode* pos){assert(pos);assert(pos->next);SLNode* tmp = pos->next;pos->next = pos->next->next;free(tmp);tmp = NULL;}

3.3 study.c调用

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #include "SList.h"//每个节点的地址没有关联，是随机的，东一个，西一个//想要改变int*，传的就要是int**//测试尾插和尾删void TestSLT1(){SLNode* plist = NULL;SLTPushBack(&plist, 1);SLTPushBack(&plist, 2);SLTPushBack(&plist, 3);SLTPushBack(&plist, 4);SLTPrint(plist);SLTPopBack(&plist);SLTPrint(plist);SLTDestroy(&plist);SLTPrint(plist);}//测试头插和头删void TestSLT2(){SLNode* plist = NULL;SLTPushFront(&plist, 10);SLTPushFront(&plist, 20);SLTPushFront(&plist, 30);SLTPushFront(&plist, 40);SLTPrint(plist);SLTPopFront(&plist);SLTPrint(plist);SLTPopFront(&plist);SLTPrint(plist);SLTDestroy(&plist);}//单链表任意位置插入和删除void TestSLT3(){SLNode* plist = NULL;SLTPushBack(&plist, 10);SLTPushBack(&plist, 20);SLTPushBack(&plist, 30);SLTPushBack(&plist, 40);SLTPrint(plist);SLNode* pos = SListFind(plist, 30);/*if (pos != NULL){SLTInsert(&plist, pos, 3);SLTPrint(plist);}SLTDestroy(&plist);*/if (pos != NULL){SLTErase(&plist, pos);}SLTPrint(plist);SLTDestroy(&plist);}int main(){//TestSLT1();//TestSLT2();TestSLT3();return 0;}

4. 博主有话说

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