三月，你好，各位csdn uu们好
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前言
由于上一篇博客顺序表的相关实现其基本操作中，它的查找效率很快，通过下标可以快速存取表中任意一个位置的元素，但是其插入和删除操作因为要移动大量的元素，造成效率极低，时间复杂度达到O（n)，那么能用上面结构来存储可以使其效率提高呢？因此在这里引入单链表，单链表的基本操作插入和删除效率喝高很高时间复杂度为O(n)，在以查找到节点的前提下.
一、何为单链表
链表 是一种在物理上非连续、 非顺序的数据结构， 由若干 节点 所组成，一个节点连着一个节点。
单链表顾名思义是链表的每一个节点又包含两部分， 一部分是存放数据的变量data， 另一部分是指向下一个节点的指针next。一个节点连着一个节点，每一个节点之间可以想象成有一条绳子拴起来，其实是上一个节点的next指针指向下一个节点，然后下一个的next指针又指向下一个。
线性表的单链表存储结构
typedef int SLDataType;
typedef struct SLNode
{
SLDataType data;
struct SLNode* next;
}SLNode;
从这个结构中，可以知道节点由存放数据元素的数据域(data)和存放下一个节点地址的指针域(next)组成,假设phead是指向链表中第一个节点的指针，那么该节点的数据域可以用phead->data表示，该节点的指针域用phead->next表示，链表与顺序表按照下标来随机寻找元素不同，
对于链表的其中一个节点A， 只能根据节点A的next指针来找到该节点的下一个节点B， 再根据节点 B的next指针找到下一个节点C……
而链表中的第一个节点被称为头节点， 最后1个节点被称为尾节点， 尾节点的 next指针指向空。后文不用带哨兵位的头节点，哨兵位的头节点数据域里是没有元素。这里的头节点数据域里是有元素的，与哨兵位头节点不同，这里用phead这一结构体指针指向链表第一个节点，phead->next是指向头节点的下一个节点，其实是phead->next存着它下一个节点的地址，可以想象成第一个节点拿着一根绳子把第二个节点拴起来了。
单链表找下一个容易但是它找他的前一个十分困难，需要再回溯一遍，在数据结构中还有一中双向链表可以快速找到前一个元素，但是本文重点描述单链表实现
链表在内存中如何存储的？
接下来我们看一看链表的存储方式。 如果说顺在内存中的存储方式是顺序存储（一个挨着一个的存储）， 而链表在内存中的存储 方式则是随机存储（链表在内存中每一个节点存储在不同内存块中，而通过节点next指针链接下一个节点地址，依靠next指针这样连使每一个节点存在联系，使这些零星的空间链接起来）红色为顺序表顺序存储，绿色为链表随机存储
链表物理结构和逻辑结构
物理结构是在内存中真是存在的内存块，结构体指针phead指向第一个节点，然后第一个节点的next指针指向下一个节点地址。其实就是前一个节点的next存着下一个节点地址，这样下去直到链表为空
逻辑结构是想象中有一根线连着两个节点，箭头表示next指针
与顺序表一样，链表同样有增删查改基本操作，并且插入和删除同样有头、尾、任意位置操作。且还有销毁操作
二、单链表基本操作（增，删，查，改，销毁，遍历）
1.查找与修改、销毁与遍历
查找
在查找元素时， 链表不像数组那样可以通过下标快速进行定位， 只能从 头节点开始向后一个一个节点逐一查找，查找到就返回改节点，找不到则返回空，如pos为3,从以phead指针指向第一个节点，第一个节点数据域不为3，通过第一个节点next指针指向第二个，然后第三个，找到为止。链表中的数据只能按顺序进行访问， 最坏的时间复杂度是O(n) 。
//查找
SLNode* SLNodeFind(SLNode* phead, SLDataType x)
{
SLNode* cur = phead;
while (cur != NULL)
{
if (cur->data != x)
{
cur = cur->next;
}
else
{
return cur;
}
}
return NULL;
}
不考虑查找节点的过程， 链表的更新过程会像数组那样简单， 直接 把旧数据替换成新数据即可。修改就是将找到的这一节点的数据域修改即可
代码如下
if (ret)
{
//修改ret节点的值
ret->data *= 2;
}
链表销毁
销毁时注意释放上一个节点时要找到下一个节点地址，同时将该节点置空
代码实现如下
//销毁
void SLNodeDestory(SLNode** pphead)
{
assert(*pphead);
SLNode* cur = *pphead;
SLNode* next = NULL;
while (cur->next != NULL)
{
next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
free(cur);
cur = NULL;
/*free(next);
next = NULL;*/
*pphead = NULL;
}
链表遍历
直接上代码
//遍历
void SLNodeprint(SLNode* phead)
{
SLNode* cur = phead;
while (cur != NULL)
{
printf("%d->", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("NULL\n");
}
2.链表插入与删除操作
插入三种情况
1、尾部插入 2、头部插入 3、中间插入
在插入之前先创建一个要插入的节点，开创新节点之后返回该节点地址，新节点数据域为x，指针域为空
代码如下
//创建一个新节点
SLNode* BuyNewnode(SLDataType x)
{
SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
return NULL;
}
newnode->data = x;//1
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
尾插
尾部插入， 是最简单的情况， 把最后一个节点的next指针指向新插入的 节点即可。
代码如下
//尾插
void SLNodePushBack(SLNode** pphead, SLDataType x)
{
assert(pphead);
SLNode* newnode = BuyNewnode(x);
if (*pphead == NULL)
{
*pphead = newnode;//1
}
else
{
SLNode* tail = *pphead;
while (tail->next != NULL)//如果将判断改为cur != NULL,那么到最后一个节点时将NULL给cur，后面插入的时候就不能找到下一个节点，直接为空了
{
tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;
}
}
头插
头部插入， 可以分成两步。
1、 把新节点的next指针指向原先的头节点。
2 、把新节点变为链表的头节点。
代码如下
//头插
void SLNodePushFront(SLNode** pphead, SLDataType x)
{
assert(pphead);
SLNode* newnode = BuyNewnode(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
任意位置（pos)插入
任意位置插入， 同样分为两步。
1、 新节点的next指针， 指向插入位置的节点。
2、 插入位置前置节点的next指针， 指向新节点。
代码 如下
//pos前面插入
void SLNodeInsert(SLNode** pphead, SLNode*pos,SLDataType x)
{
assert(pphead);
SLNode* newnode = BuyNewnode(x);
SLNode* prev = *pphead;
if (pos == *pphead)
{
SLNodePushFront(pphead, x);//复用头插
}
else
{
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = newnode;
newnode->next = pos;
}
}
链表插入只要内存空间允许， 能够插入链表的元素是无穷无尽的， 不需要像数组 那样考虑扩容的问题。
链表删除操作同样分为尾删、头删、任意位置(pos)删除
尾删
尾部删除， 是最简单的情况， 把倒数第2个节点的next指针指向空。
代码如下
//尾删
void SLNodePopBack(SLNode** pphead)
{
assert(pphead);
assert(*pphead);
if ((*pphead)->next == NULL)
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
else
{
SLNode* tail = *pphead;
SLNode* prev = NULL;
while (tail->next != NULL)
{
prev = tail;
tail = tail->next;
}
free(tail);
tail = NULL;
prev->next = NULL;
}
}
头删
头部删除， 把链表的头节点设为原先头节点的next指针即 可。
代码如下
//头删
void SLNodePopFront(SLNode** pphead)
{
assert(pphead);
assert(*pphead);
SLNode* first = *pphead;
*pphead = first->next;
free(first);
first = NULL;
}
任意位置删除
任意位置删除，把要删除节点的前置节点的next指针 指向要 删除元素的下一个节点即可。
代码如下
//删除pos位置节点
void SLNodeErase(SLNode** pphead, SLNode* pos)
{
assert(pphead);
if (*pphead == pos)
{
*pphead = pos->next;
free(pos);
pos = NULL;//这里置空无意义，形参改变不会影响实参，在外面调用它的那个函数置空
}
else
{
SLNode* prev = *pphead;
while (prev->next!=pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = pos->next;
free(pos);
}
}
删除注意两点
1、链表删空
2、被删除的节点需要释放且置空
链表的插入和删除时间复杂度是多少嘞？
如果不考虑插入、 删除操作之前 查找元素的过程， 只考虑纯粹的插入和删除操作， 时间复杂度都 是O(1)
三、单链表 VS 顺序表 且 全部 源码(SLNode.h ) (SLNode.c) ( test.c)
那么思考一下顺序表和 链表都属于线性的数据结构， 用哪一个更好呢？ 顺序表和链表没有绝对的好与坏，顺序和 链表各有千秋。
对比一下顺序表和链表相关操作的性能。
从表格可以看出， 顺序表的优势在于能
够快速定位元素，就这一优势就特别如在有序且数据个数范围特别大时，用二分效率高。而链表的优势在于能够灵活地进行插入和删除操作。
SLNode.h
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdio.h>
typedef int SLDataType;
typedef struct SLNode
{
SLDataType data;
struct SLNode* next;
}SLNode;
//遍历打印
void SLNodeprint(SLNode* phead);
//尾插
void SLNodePushBack(SLNode** pphead, SLDataType x);
//尾删
void SLNodePopBack(SLNode** pphead);
//头插
void SLNodePushFront(SLNode** pphead, SLDataType x);
//头删
void SLNodePopFront(SLNode** pphead);
//销毁
void SLNodeDestory(SLNode** pphead);
//查找
SLNode* SLNodeFind(SLNode* phead, SLDataType x);
//在pos位置前插入
void SLNodeInsert(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLDataType x);
//在pos位置后插入
void SLNodeInsertAfter(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLDataType x);
//删除pos节点
void SLNodeErase(SLNode** pphead, SLNode* pos);
//节点pos后一个节点
void SLNodePopAfter(SLNode** pphead, SLNode* pos);
SLNode.c
#include"SLNode.h"
//遍历
void SLNodeprint(SLNode* phead)
{
SLNode* cur = phead;
while (cur != NULL)
{
printf("%d->", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("NULL\n");
}
//创建一个新节点
SLNode* BuyNewnode(SLDataType x)
{
SLNode* newnode = (SLNode*)malloc(sizeof(SLNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
return NULL;
}
newnode->data = x;//1
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
//尾插
void SLNodePushBack(SLNode** pphead, SLDataType x)
{
assert(pphead);
SLNode* newnode = BuyNewnode(x);
if (*pphead == NULL)
{
*pphead = newnode;//1
}
else
{
SLNode* tail = *pphead;
while (tail->next != NULL)//如果将判断改为cur != NULL,那么到最后一个节点时将NULL给cur，后面插入的时候就不能找到下一个节点，直接为空了
{
tail = tail->next;
}
tail->next = newnode;
}
}
//尾删
void SLNodePopBack(SLNode** pphead)
{
assert(pphead);
assert(*pphead);
if ((*pphead)->next == NULL)
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
else
{
SLNode* tail = *pphead;
SLNode* prev = NULL;
while (tail->next != NULL)
{
prev = tail;
tail = tail->next;
}
free(tail);
tail = NULL;
prev->next = NULL;
}
}
//头插
void SLNodePushFront(SLNode** pphead, SLDataType x)
{
assert(pphead);
SLNode* newnode = BuyNewnode(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;
}
//头删
void SLNodePopFront(SLNode** pphead)
{
assert(pphead);
assert(*pphead);
SLNode* first = *pphead;
*pphead = first->next;
free(first);
first = NULL;
}
//销毁
void SLNodeDestory(SLNode** pphead)
{
assert(*pphead);
SLNode* cur = *pphead;
SLNode* next = NULL;
while (cur->next != NULL)
{
next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
free(cur);
cur = NULL;
/*free(next);
next = NULL;*/
*pphead = NULL;
}
//查找
SLNode* SLNodeFind(SLNode* phead, SLDataType x)
{
SLNode* cur = phead;
while (cur != NULL)
{
if (cur->data != x)
{
cur = cur->next;
}
else
{
return cur;
}
}
return NULL;
}
//pos前面插入
void SLNodeInsert(SLNode** pphead, SLNode*pos,SLDataType x)
{
assert(pphead);
SLNode* newnode = BuyNewnode(x);
SLNode* prev = *pphead;
if (pos == *pphead)
{
SLNodePushFront(pphead, x);
}
else
{
while (prev->next != pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = newnode;
newnode->next = pos;
}
}
//在pos位置后面插入x
void SLNodeInsertAfter(SLNode** pphead, SLNode* pos, SLDataType x)
{
SLNode* newnode = BuyNewnode(x);
newnode->next = pos->next;
pos->next = newnode;
}
//删除pos位置节点
void SLNodeErase(SLNode** pphead, SLNode* pos)
{
assert(pphead);
if (*pphead == pos)
{
*pphead = pos->next;
free(pos);
pos = NULL;//这里置空无意义，形参改变不会影响实参，在外面调用它的那个函数置空
}
else
{
SLNode* prev = *pphead;
while (prev->next!=pos)
{
prev = prev->next;
}
prev->next = pos->next;
free(pos);
}
}
//在pos位置之后删除
void SLNodePopAfter(SLNode** pphead, SLNode* pos)
{
assert(pos->next);
SLNode* del = pos->next;
pos->next = del->next;
free(del);
del = NULL;
}
test.c
#include"SLNode.h"
void test()
{
SLNode* plist = NULL;
//尾插
SLNodePushBack(&plist, 1);
SLNodePushBack(&plist, 2);
SLNodePushBack(&plist, 3);
SLNodePushBack(&plist, 4);
SLNodeprint(plist);
//头插
SLNodePushFront(&plist, 10);
SLNodeprint(plist);
SLNodeDestory(&plist);
}
void test1()
{
SLNode* plist = NULL;
SLNodePushBack(&plist, 1);
SLNodePushBack(&plist, 2);
SLNodePushBack(&plist, 3);
SLNodePushBack(&plist, 4);
SLNodePushFront(&plist, 10);
SLNodeprint(plist);
//尾删
SLNodePopBack(&plist);
SLNodeprint(plist);
SLNodePopBack(&plist);
SLNodePopBack(&plist);
/*SLNodePopBack(&plist);*/
//SLNodePopBack(&plist);
SLNodeprint(plist);
//头删
SLNodePopFront(&plist);
SLNodeprint(plist);
SLNodePopFront(&plist);
SLNodeprint(plist);
SLNodePopFront(&plist);
SLNodeprint(plist);
SLNodeDestory(&plist);
}
void test2()
{
SLNode* plist = NULL;
SLNodePushBack(&plist, 1);
SLNodePushBack(&plist, 2);
SLNodePushBack(&plist, 3);
SLNodePushBack(&plist, 4);
SLNodePushFront(&plist, 10);
SLNodeprint(plist);
//查找
SLNode* ret = SLNodeFind(plist, 4);
if (ret)
{
//在ret位置前插入30
SLNodeInsert(&plist, ret, 30);
}
SLNodeprint(plist);
if (ret)
{
//修改ret节点的值
ret->data *= 2;
}
SLNodeprint(plist);
if (ret)
{
//在ret节点后面插入一个值为节点
SLNodeInsertAfter(&plist, ret, 999);
}
SLNodeprint(plist);
//if (ret)
//{
// //删除ret节点
// SLNodeErase(&plist, ret);
// //ret = NULL;
//}
//SLNodeprint(plist);
if (ret)
{
//删除ret节点后面的那个节点
SLNodePopAfter(&plist, ret);
}
SLNodeprint(plist);
}
int main()
{
//test();
//test1();
test2();
return 0;
}
注意:这篇文章是由c语言实现的，而从上文很多接口实现时可以发现，有**pphead，*phead，*plist为结构体指针初始化为空，后面在向链表中插入节点时，由于要改变链表内容，那么就需要将链表的地址传过去，在插入接口以二级指针指向链表地址，通过解引用就可以改变链表。这里插入一点传参问题，
值传递：改变形参不可改变实参，地址传递：，改变形参可以改变实参。而断言assert(pphead)则是因为在插入时需要有链表才可以对链表进行操作，如果在SLNodePushBack()这个接口函数test()在传参时，传的是空地址，该接口就无法对链表进行操作。而在删除时同样如此，还需要断言链表内容是否为空，链表中是否有节点assert(*pphead)，链表为空就不能再删除了。如果不用断言判断，用if判断链表是否为空的话，如果代码太多，一时间看不出哪里出的问题，还需要通过调试才能发现，而用断言则能给你报一些基础的错误，这时会发觉断言真好用。
迎来了三月