【数据结构学习记录3】—— 单链表

一.原理

1.简述

因为顺序表是一段固定的空间，所以会存在空间的时候率的一些问题。如果能通过某种方式，动态的将一个又一个的节点串接起来，那就可能会好很多，所以，在这种情况下，我们想出了单链表这种数据结构。

2.分析

对于单链表，我们肯定还是需要有，增删改查这几种基础函数。而且，除了节点的定义，我们除了储存数据，应该还需要包括一个能够“感知”下一个节点的数据结构，那么我们可以用指针来代替。

3.思路图解

1.3.1 节点的定义

我们可以创建一个结构体，包含两个部分：第一个部分是我们的数据；第二个部分就存着我们指向下一个节点的指针，并将*next默认初始化为NULL，后面只要检测到他不为NULL，那么说明他的后面就还存在节点。一旦某个节点指向了NULL，说明这个节点就到此结束了。

1.3.2 链表的定义

因为我们整个链表的结构都是一样的，所以我们可以直接拿一个固定的节点，作为表头。
然后，根据习惯，我们将表头指向的第一个节点序号规定为0。

1.3.3 链表/节点的初始化

因为我们的链表都是由相同的节点组成，所以我们链表的初始化就等于我们节点的初始化。所以我们只需要使用malloc生成一个节点，并将*next指向NULL就可以了。

1.3.4 表的遍历

表的遍历我们可以用while来进行，直到*next == NULL。

1.3.5 表的销毁

对于销毁表，我们可以边遍历，边free，直到结束。

1.3.6 节点插入

我们可以通过遍历+计数的方式，找到要插入的节点的上一个位置，记作LastNode，并执行以下操作：

1. 创建好要插入的节点信息，记为ThisNode，并将ThisNode的*next赋值为 LastNode的 *next。这样，我们插入的节点，就指向我们的下一个节点了。
2. 将LastNode的 *next赋值为ThisNode的地址。这样，表就又完整了。
   比如图中的LastNode 是 0 ThisNode = index 是 1

1.3.7 节点的删除

类似于插入，我们还是要遍历到要删除的节点的上一个位置，然后执行这样的流程：

1. 读取并保存LastNode的*next的地址，这就是我们要删除的ThisNode。
2. 我们把LastNode的*next指向ThisNode的*next。此时，如果我们再遍历列表的话，已经无法遍历到ThisNode了，它被跳过了
3. free掉ThisNode因为它已经没有意义了。这样一个节点的删除了。

1.3.7 节点的修改

修改没有什么好说的，只是修改数据的话，并不会对链表的结构进行改变，所以直接遍历修改data就行。

1.3.8 节点的查询

查询的话，也是遍历即可。

二.代码

自己修改主函数，实现效果

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define OK      1
#define ERROR   0

// 定义数据类型
typedef struct elemType {
    
    
    int data1;
    int data2;
}data;

//定义节点
typedef struct Node {
    
    
    data data;
    struct Node *next;
    //不能写成 Node *next 因为此时还没有typedef成功，只能用结构体嵌套的方式定义
}Node;

Node* ListInit(void);
void ListShow(Node *list);
int ListInsert(Node *list, data data_in, int index);
int ListDelect(Node *list, int index);
int ListModify(Node *List, data data_in, int index);
int ListQuery(Node *list, data data_in);

int main()
{
    
    
    Node* List = ListInit();
    data test;
    test.data1 = 1;
    test.data2 = 2;

    ListInsert(List, test, 0);
    test.data1 = 3;
    ListInsert(List, test, 1);
    ListShow(List);
    printf("-------\n");
    //ListDelect(List, 0);
    //ListShow(List);
    //printf("-------\n");
    test.data1 = 5;
    ListModify(List,test,1);
    ListShow(List);
    printf("query get %d\n", ListQuery(List, test));
    test.data1 = 88;
    printf("query get %d\n", ListQuery(List, test));
    return 0;
}

Node* ListInit(void)
{
    
    
    Node* list = (Node *)malloc(sizeof(Node));  // 创建节点

    if (list == NULL)
    {
    
    
        exit(0);    // 节点创建失败，退出
    }
    else
    {
    
    
        list->next = NULL;  // 节点初始化成功，返回节点作为表头
        return list;    
    }
}

void ListShow(Node* list)
{
    
    
    int cont = 0;

    while(list->next != NULL)   // 遍历到表末尾
    {
    
    
        list = list->next;  // 跳过表头，list变成真第一个节点
        printf("No.%d data is %d %d\n", cont, list->data.data1, list->data.data2);
        ++cont; // 这个节点已输出，cont变成下一个节点的序号
    }

}

int ListInsert(Node *list, data data_in, int index)
{
    
    
    int cont = -1;  // 初始化为 -1，简化后面操作
    Node *ThisNode = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    
    ThisNode->data = data_in;   // 初始化创建好的节点
    ThisNode->next = NULL;  

    if (list->next == NULL) //  判断这个表是不是空表，空表就特殊处理了
    {
    
    
        list->next = ThisNode;
        return OK;
    }

    while(list->next != NULL && cont < index - 1)   //遍历 到插入的前一个节点
    {
    
    
        list = list->next; //移动到下一个节点
        ++cont; // 因为list初值是表头，cont初值-1，所以这样操作后，这句话后的list的节点序号和cont对应
    }

    ThisNode->next = list->next;    //更新操作
    list->next = ThisNode;

    return OK;
}

int ListDelect(Node *list, int index)
{
    
    
    Node *dNode = NULL;     //声明一下要删除的节点变量
    int cont = -1;  //  同理

    if (list->next == NULL)
    {
    
    
        return ERROR;   //空链表，没意义，返回错误
    }
    else
    {
    
    
        while(list->next != NULL && cont < index - 1)
        {
    
    
            list = list->next;
            ++cont;
            // 和插入一样的解释，遍历。
        }

        dNode = list->next;
        list->next = dNode->next; //    这样就跳过了dNode
        free(dNode);    //释放掉删除的Node

        return OK;
    }
}

int ListModify(Node *list, data data_in, int index)
{
    
    
    int cont = -1;

    while(list->next != NULL && cont < index) // 因为要删除，所以要遍历到它本身
    {
    
    
        list = list->next;
        ++cont;
    }
    if (cont == index)  // 确定遍历到了它
    {
    
    
        list->data = data_in;
        return OK;
    }
    else    // 理论上来说是长度不够 index比表长更长
    {
    
    
        return ERROR;
    }
}

int ListQuery(Node *list, data data_ck)
{
    
    
    int cont = 0;
    
    while(list->next != NULL)   // 查询同修改
    {
    
    
        list = list->next;
        if (list->data.data1 == data_ck.data1 && list->data.data2 == data_ck.data2)
        {
    
    
            return cont;
        }
        ++cont;
    }
    return -1;
}