C语言数据结构单链表接口函数全面讲解教程
前言
上一期数据结构专栏我们学习了顺序表后:C语言数据结构顺序表
在运用时,细心的同学可能会发现,如果要头插、尾插或者任意位置。如果原先的空间已经被占满了,你是需要扩容的,动态链表扩容往往是2倍,但是扩容后,如果后面没有使用完全扩容后空间就会造成空间浪费,为了解决这个问题,我们今天将学习链表。
提示:以下是本篇文章正文内容,下面案例可供参考
一、链表的概念及结构
1.概念
链表是一种物理存储结构上的非连续。非顺序的存储结构,数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。
(图片来自比特就业课)
上图是一个普通链表,它物理上是不连续的,那怎么让这些数据建立联系呢?链表每个位置会存放两个数据——1个是数据,另1个是指针
typedef int SLTDataType;//这里是方便将来改数据类型,在这里把int修改一下即可 typedef struct SlistNode//一个位置放多个数据用结构体 { int data; struct SlistNode*next;//指针是指向下一个节点,下一个节点也是结构体,所以这里是结构体指针 }SLTNode;//将结构体类型名用SLTNode重命名
我们用一张图来深入了解一下它的逻辑结构:
图示是链表的三个相连元素,第一个元素存放数据1和第二个元素的地址,然后以此类推。那到这里可能有同学会问:“那每个都是有存放下一个地址,最后一个节点存放谁的地址?”是这样的,最后一个节点存放的是NULL空指针,空指针也是作为链表结尾的标记
到这里,我们知道,链表的每个节点放的是当前节点内容和下一个节点的指针,那我们怎么找到这条链表呢?毕竟你第一个节点放的是第二个节点的指针,事实上,我们会定义一个指针指向第一个节点,以此来确定该链表
二、链表的使用
1.遍历整个链表
代码如下(示例):
void SListPrint(SLTNode*phead) { SLTNode*cur = phead; while (cur != NULL) { printf("%d", cur->data); cur = cur->next; } }
我们以这张图来理解一下这段代码,我们创建一个结构体指针cur,并把链表首元素地址赋给cur,也就是说,cur指向了链表的首节点,我们知道首节点里是有第二个节点的地址的,我们通过cur = cur->next;可以找到第二段节点,以此类推。
2.尾插
(图片来自比特就业课)
想要尾插一个节点,我们首先要malloc(扩容函数)一块空间出来,开辟出那块空间之后,要把新节点与链表连接起来,就需要链表尾部节点的地址,我们用循环遍历得到,然后把新节点地址赋给之前链表的尾部节点即可
代码如下(示例):
void SListPushBack(SLTNode**pphead, SLTDataType x) { SLTNode*newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode)); //开辟一块大小为一个SLTNode类型的空间出来,并强制转换成结构体指针赋给newnode newnode->data = x; newnode->next = NULL; if (*pphead == NULL)//防止一开始链表里面什么也没有, {//由于pphead是头节点的地址的地址,*解引用一下得到头结点的地址 *pphead = newnode; } else { SLTNode*tail = *pphead; while (tail->next != NULL)//寻找尾节点的指针 { tail = tail->next; } tail->next = newnode;//新增的节点地址赋给尾结点存储 } }
这里为什么用二级指针传参?解释如下:
我们进行尾插时,要先找到链表所在嘛,然后这个是靠链表头节点地址确定的,你传了一个地址过去,注意这个地址是实参,你实参过去函数里会再创建一个形参也是这个地址,然后进行操作,改变的是形参里的东西,实参不会受影响。这里也就是传值调用和传址调用的区别,为了形参可以影响到实参,我们用传址调用,也就是传地址的地址
3.头插
(图片来自比特就业课)
我们假设现在要在一个链表前面插入0这个数据(如上图所示),0所在地址为0x0006708,那是不是要把原链表首节点地址放到0这个节点里面,然后头节点地址更新为0这个新节点的地址。如下图:
ps:plist/phead表示链表首节点地址
代码如下(示例):
void SListPushFront(SLTNode**pphead, SLTDataType x) { SLTNode*newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode)); //开辟一块大小为一个SLTNode类型的空间出来,并强制转换成结构体指针赋给newnode newnode->data = x;//插入节点的数据 newnode->next = *pphead;//把原先节点首元素地址赋给新节点 *pphead = newnode;//新节点首元素地址用新插入的节点地址赋值 }
4.头删
关于头删,很多同学可能有一种想法,就是直接把头结点free(对动态分配的内存进行释放)掉,剩下的就是我们需要的链表。但这里会有一个问题,就是你把头节点去了,因为链表是用地址连接的,我们原本是用头节点地址找到该链表,现在头节点去掉了,我们怎么知道剩下的链表在哪里。所以这里的解决方案是,先把第二个节点地址保存起来然后再释放掉头节点
代码如下(示例):
void SListPopFront(SLTNode**pphead) { SLTNode*next = (*pphead)->next; free(*pphead); *pphead = next; }
5.尾删
尾删和头删有同样的问题,我们能不能直接把尾部节点给free掉?答案也是不可以的,同学你细想一下,尾部节点是不是连接着倒数第二个节点,而倒数第二个节点保存着尾结点地址,你把尾结点free掉了,那倒数第二个节点保存的就是野指针了,这显然是不行的,所以我们需要把倒数第二个节点存储的指针变成空指针,然后free掉尾结点
void SListPopBack(SLTNode**pphead) { if (*pphead == NULL)//如果节点本来就没有,那就没有删除的说法了 { return; } else if ((*pphead)->next == NULL)//如果本来链表只有一个节点,你删除一个,之前会有一个指针指向首节点来记录这个链表,你现在把唯一的节点删除了,那个记录链表的指针就成野指针了 { free(*pphead); *pphead = NULL; } else { SLTNode*prev = NULL;//prev为tail前个节点指针 SLTNode*tail = *pphead; while (tail->next != NULL) { prev = tail; tail = tail->next; } free(tail); prev->next = NULL; } }
这里还是有注意的点的,比如你要删除的链表本来就是空链表,删除就无从谈起了,还有就是原先链表只有一个节点,你删除一个,之前会有一个指针指向首节点来记录这个链表,你现在把唯一的节点删除了,那个记录链表的指针就成野指针了
6.任意位置插入数据
上图红色是原有链表,我们要在2和3直接插入一个30怎么做?首先我们要把2、30、3这3个节点连接起来,也就是说,2节点要指向30这个节点,30这个节点要指向3这个节点。这里如何操作呢?我们需要设计一个函数先找到2节点和3节点的地址,然后进行插入操作
查找函数和插入函数如下
SLTNode* SListFind(SLTNode*phead, SLTDataType x)//查找链表 { SLTNode*cur = phead; while (cur)//非空指针则进行循环 { if (cur->data == x)//给定链表中一个数据进行查找 { return cur;//返回所查找位置指针 } cur = cur->next; } return NULL; } void SListInsert(SLTNode**pphead,SLTNode*pos, SLTDataType x)//在pos前插入x,x是要插入的数 { if (pos == *pphead)//原链表只有1个节点 { SListPushFront(pphead, x); } else { SLTNode*newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode)); //开辟一块大小为一个SLTNode类型的空间出来,并强制转换成结构体指针赋给newnode newnode->data = x; newnode->next = NULL;//开辟1个新节点 SLTNode*prev = *pphead; while (prev->next != pos) { prev = prev->next; } prev->next = newnode; newnode->next = pos;//把新节点连接上去 } }
两个函数一起调用是这样的
if (pos)//防止该位置是空指针 { SlistInsert(&plist, pos, 30); } SListPrint(&plist); }
7.任意位置删除数据
比如说我们现在要把3删除,那这里就会出现一个需要:3删除了,要把2和4连接起来,然后把3节点释放掉
void SListErase(SLTNode**pphead, SLTNode*pos)//删除pos位置的值 { SLTNode*prev = *pphead; while (prev->next != pos)//找到3节点的位置 { prev = prev->next; } prev->next = pos->next;//prev是2,pos是3,pos->next是4,要把4接上2 free(pos);//2和4接上之后就可以free掉3了 }
ps:上述prev是2,pos是3这种是方便同学你理解,并不特指它真的是2和3
然后这里进行函数调用的时候,依然需要进行find定位一下需要删除位置地址
SLTNode*pos = SListFind(plist, 3); if (pos)//防止该位置是空指针 { SListErase(&plist, pos); }
后记
链表是数据结构非常重要的一块知识,本文着重介绍了链表的接口函数,下一期笔者会更新特殊链表的使用,点赞三连可以加快更新速度哦~更多关于C语言数据结构单链表接口函数的资料请关注脚本之家其它相关文章!
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