2022-08-27 00:31 滴滴_C++(准入职员工)

发布于广东

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【数据结构】单链表（增、删、查、改）的实现

💛 前情提要💛

恭喜大家成功完成C语言，入门了这美丽的世界呀

本章节就开始进入数据结构啦~

接下来我们即将进入一个全新的空间，对代码有一个全新的视角~

以下的内容一定会让你对数据结构有一个颠覆性的认识哦！！！

❗以下内容以C语言的方式实现，对于数据结构来说最重要的是思想哦❗

以下内容干货满满，跟上步伐吧~

💡本章重点

链表的概念
链表
链表的实现

链表的优缺点
一级指针&二级指针接收问题

🍞一.链表的概念

🥐Ⅰ.什么是链表

链表是一种物理存储结构上非连续、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

❗综上：

链表也符合我们在顺序表中提及的线性表，即链表也是线性表的一种

🥯Ⅱ.总结

✨综上：就是链表的概念啦~

➡️简单来说：链表是逻辑结构上类似于顺序表的连续的结构，但实际物理结构是不一定连续存储的

以下，我们便具体说说为什么？

🍞二.链表

🥐Ⅰ.结构

①逻辑结构
②物理结构

💡综上我们可知：

1️⃣链表实际上是由不同的结点链接而成的【结点是由结构体类型来创建而成的】
2️⃣结点是由数据域【存放数据】和指针域【存放下一个结点的地址】所组成的
3️⃣结点一般是在堆上申请空间的【申请的空间的地址在堆区上是随机分配的，即空间的地址是随机的，这也是为什么每个结点的地址不一定连续】

➡️简单来说：

链表的元素之间的访问并不像顺序表可以通过下标进行随机访问

而是通过访问每个结点的指针域【指针域内存储了下一个结点的空间地址】，即通过访问下一个结点的地址，去找到下一个结点

所以，链表就是由一个个结点的指针域里的地址链接起来的，其中元素之间的空间地址并不连续，所以不能像顺序表进行下标访问

这也是为什么链表的逻辑结构与物理结构不同

【但我们实现的时候只需要依靠逻辑结构去实现即可】

✨有了以上对链表的概念后，我们便可以实现它啦~

🥐Ⅱ.实现

💡结点： 我们所创建的结点都是从堆区上申请空间的

➡️简单来说： 使用动态开辟在堆区上开辟一个结点的空间

Tips: 关于动态开辟不熟悉的同学可以跳转去🔍【C语言】动态内存管理 [进阶篇_ 复习专用]查看呀

typedef int SLTDataType;

typedef struct SlistNode
{

    SLTDataType data;
    struct SlistNode* next;

}SLTNode;

👉由上述我们可知：

结点本质是结构体类型，结构体内包含了数据域与后驱指针域

SLTDataType* data用来存储数据
struct SlistNode* next;是用来指向下一个结点的地址，达到结点之间链接的目的

✨综上：

链表可以根据存储的数据多少实现随时创建结点【动态开辟】进行链接，不会存在空间的浪费
所以下面我们实现链表的接口

❗此处我们实现的是基础的单向不带头不循环链表

🍞三.链表插口实现

对于数据结构的接口实现，一般围绕增、删、查、改的内容

💡如下的实现围绕此原码进行：

typedef int SLTDataType;

typedef struct SlistNode
{

    SLTDataType data;
    struct SlistNode* next;

}SLTNode;

🥐Ⅰ.创建新结点

1️⃣创建新结点的函数声明：

SLTNode* BuySLTNode(SLTDataType x);

2️⃣创建新结点函数的实现：

SLTNode* BuySLTNode(SLTDataType x)
{
    SLTNode*node = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
    node->data = x;
    node->next = NULL;

    return node; 
}

🥐Ⅱ.尾插链表

👉简单来说： 对链表进行尾部链接一个新的结点

➡️实现： 通过访问链表走到链表最后一个结点，将此结点的next指向新的结点

❗特别注意： 当链表为NULL（空表）的时候，尾插即是在头插

✊图例：

1️⃣尾插的函数声明：

void SListPushBack(SLTNode** pplist, SLTDataType x)

2️⃣尾插函数的实现：

void SListPushBack(SLTNode** pplist, SLTDataType x)
{
    //创建新结点
    SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);

    if (*pplist == NULL)
    {
        *pplist = newnode;
    }
    else
    {
        SLTNode* tail = *pplist;
        while (tail->next != NULL)
        {
            tail = tail->next;
        }
        //将新结点 链接到 链表上去
        tail->next = newnode;
    }
}

🥐Ⅲ.头插链表

👉简单来说： 对链表进行头部链接一个结点

➡️实现： 直接插入到原链表的第一个结点之前

❗特别注意：

即使是NULL（空表），也可以实现头插
注意插入顺序，如果顺序反了，会丢失后面结点的地址，找不到后面结点

✊图例：

1️⃣头插的函数声明：

void SListPushFront(SLTNode** pplist, SLTDataType x);

2️⃣头插函数的实现：

void SListPushFront(SLTNode** pplist, SLTDataType x)
{
    //头插并不需要找头 --- 因为一上来就是 头了
    SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);

    newnode->next = *pplist;

    *pplist = newnode;
}

🥐Ⅳ.尾删链表

👉简单来说： 对链表进行删除最后一个结点

➡️实现： 遍历到链表到最后一个结点，并将其结点释放，且将倒数第二个结点的next置为NULL

❗特别注意： 有三种情况需要特别分析

①链表为NULL（空链表）
②链表只有一个结点的情况
③此处需要应二级指针接收，否则会产生野指针的问题

✊图例：

❤️==什么时候用二级指针接收，什么时候用一级指针接收的问题我们留到最后面再细细讨论==

✨此处我们先记住结论： 凡是需要修改头指针所指向的位置的时候，就需要传头指针的地址上来【即需要用二级指针接收】

1️⃣尾删的函数声明：

void SListPopBack(SLTNode** pplist)；

2️⃣尾删函数的实现：

void SListPopBack(SLTNode** pplist)
{
    //先找尾
    SLTNode* tail = *pplist;
    SLTNode* prev = NULL;

    //1.链表为NULL
    if (*pplist == NULL)
    {
        return;
    }
    //2.只有一个结点的情况
    else if ((*pplist)->next == NULL)
    {
        free(*pplist);
        *pplist = NULL;
    }
    else
    {
        while (tail->next != NULL)
        {
            prev = tail;
            tail = tail->next;
        }
        free(tail);

        tail = NULL;

        prev->next = NULL;
    }
}

🥐Ⅴ.头删链表

👉简单来说： 对链表进行删除第一个结点

➡️实现： 记住链表的第二个结点，然后释放头结点，让第二个结点当新的头结点

❗特别注意： 有三种情况需要特别分析

①链表为NULL（空链表）
②链表只有一个结点的情况
③此处需要应二级指针接收，否则会产生野指针的问题

✊图例：

1️⃣头删的函数声明：

void SListPopFront(SLTNode** pplist);

2️⃣头删函数的实现：

void SListPopFront(SLTNode** pplist)
{
    if (*pplist == NULL)
    {
        return;
    }
    else
    {
        SLTNode* next = (*pplist)->next;
        free(*pplist);

        *pplist = next; 
    }
}

🥐Ⅵ.查找链表结点

👉简单来说： 对链表进行查找所需的结点

➡️实现： 遍历链表表一一比较查找是否有我们想要的结点

没有,则返回NULL
有，则返回当前结点的地址

1️⃣查找链表结点的函数声明：

SLTNode* SListFind(SLTNode*plist, SLTDataType x);

2️⃣查找链表结点函数的实现：

SLTNode* SListFind(SLTNode*plist, SLTDataType x)
{
    SLTNode*cur = plist;
    while (cur)
    {
        if (cur->next == x)
        {
            return cur;  
        }

        cur = cur->next;
    }
    return NULL;
}

1️⃣对某结点后插的函数声明：

void SListInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x);

2️⃣对某结点后插函数的实现：

void SListInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
    assert(pos);

    SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);

    newnode->next = pos->next;
    pos->next = newnode;
}

1️⃣对某结点前插的函数声明：

void SListInsert(SLTNode** pplist,SLTNode* pos, SLTDataType x);

2️⃣对某结点前插函数的实现：

void SListInsert(SLTNode** pplist,SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
    assert(pos);

    SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);

    if (pos == *pplist) //此时相当于头插
    {
        SListPushFront(pplist, SLTDataType x);
    }
    else
    {
        SLTNode* prev = NULL;
        SLTNode* cur = *pplist;

        while (cur != pos)
        {
            prev = cur;

            cur = cur->next;
        }
        prev->next = newnode;
        newnode->next = pos;
    }
}

🥐Ⅸ.对某节点后删

👉简单来说： 对链表的某个结点进行后删

➡️实现： 记住这个结点和要删除的结点的next，然后进行后删除释放即可

❗特别注意：

对某结点进行后删，但不能对最后一个结点进行后删
需要判断要被后删的这个位置的结点是否存在

✊图例：

1️⃣对某节点后删的函数声明：

void SListEraseAfter(SLTNode*pos);

2️⃣对某节点后删函数的实现：

void SListEraseAfter(SLTNode*pos)
{
    assert(pos);

    if (pos->next == NULL)
    {
        return;
    }
    else
    {
        pos->next = pos->next->next;
        free(pos->next); 
    }
}

💡我们一般不实现某位置前删的接口，因为对于单链表来说没必要，此功能我们放到带头循环双向链表中提及

🥐Ⅹ.打印链表

👉简单来说： 对链表逐个遍历打印

➡️实现： 遍历链表一一打印即可

1️⃣打印链表的函数声明：

void SListPrint(SLTNode* plist);

2️⃣打印链表函数的实现：

void SListPrint(SLTNode* plist)  
{
    SLTNode* cur = plist;

    while (cur != NULL)
    {
        printf("%d ", cur->data); 
        cur = cur->next;
    }
    printf("\n");
}

🥐Ⅺ.销毁链表

👉简单来说： 对链表进行销毁，释放内存空间

➡️实现： 逐一遍历链表结点，然后逐个释放

1️⃣销毁链表的函数声明：

void SListDestroy(SListNode** pphead)

2️⃣销毁链表函数的实现：

void SListDestroy(SLTNode** pphead)
{
    assert(pphead);

    SLTNode* cur = *pphead;
    while (cur)
    {
        SLTNode* next = cur->next;
        free(cur);
        cur = next;
    }
    *pphead = NULL;
}

🥯Ⅻ.总结

✨综上：就是单向链表接口实现的内容啦~

➡️相信大家对单链表有不一样的看法了吧🧡

🍞四.链表的优缺点

🔵优点：

可以按需申请内存【不会存在像顺序表一样的内存浪费】，需要存一个数据，就申请一块内存
任意位置都是O(1)时间内插入、删除数据

🔴缺点：

不支持下标的随机访问【访问的时候，需要从头往后找】

🍞五.一级指针&二级指针接收问题

❓综上，我们看到有些链表接口的形参为一级指针接收，有些则是二级指针接收，这是为什么呢

➡️如图：

💡此刻，我们便知道：

1️⃣如果用一级指针接收，相当于在接口函数内部创建了一个实参的临时拷贝，即存的依然是地址，后续的结点访问也是通过访问地址正常修改链表
- 但唯独头结点p的指向无法被修改，因为即使修改了头结点，也只是对函数的形参plist这个临时头结点的指向进行了修改，但正真的头结点p的指向没有被修改，那下次再传p的话，相当于传的是这个链表的头还处于没有被修改的地址
2️⃣如果用二级指针接收，则相当于把头结点p这个变量的地址传给接口，即pplist = &p,*pplist = p，这样在函数内部对*pplist这个头结点的指向进行修改，真正的头结点p也会跟着修改