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动态链表：结构体模拟单链表的终极指南

news 2025/9/1 11:54:26

我们这节是对上节单链表的写法的补充，这是上一节的网址单链表：数据结构中的高效指针艺术-CSDN博客这节的单链表是通过数组的方式进行模拟的静态链表。

一、单链表

1.定义：

单链表（Singly Linked List）是一种线性数据结构，由一系列节点（Node）通过指针连接而成，其定义包含以下核心要素：

节点结构：每个节点包含两部分

- 数据域：存储具体的数据值（如整数、字符串、对象等）
- 指针域：仅存储下一个节点的地址（或引用），用于指向后继节点

连接方式：节点之间通过指针单向串联，形成链式结构

- 第一个节点称为头节点（Head），是访问整个链表的起点
- 最后一个节点的指针域为null（或None），表示链表的结束
- 只能从当前节点访问其后继节点，无法直接访问前驱节点

逻辑结构：呈现为线性序列，例如：plaintext

头节点 → 节点A → 节点B → 节点C → null

图示：

2.单链表跟数组的对比

2.1访问效率差异的根源：
数组的连续存储使其能通过下标进行随机访问(eg.a[0],a[10])；而链表的分散存储无固定地址规律，只能通过指针逐个跳转，必须顺序遍历。

2.2插入 / 删除效率差异的根源：
数组的中间操作需要 “移动元素” 以维持连续存储的特性（例如在数组 [1,2,3] 的索引 1 插入 4，需将 2、3 后移为 [1,4,2,3]）；而链表的插入 / 删除仅需修改指针指向（例如在节点 A 和 B 之间插入节点 C，只需将 A.next 指向 C，C.next 指向 B），无需移动其他节点。

2.3内存灵活性差异的根源：
数组的大小依赖 “连续内存块”，初始化时需确保内存中有足够大的连续空间；而链表的节点分散存储，只需内存中有零散的小空间即可，新增节点时动态申请，灵活性更高。

3.结构体实现单链表

3.1链表的准备工作

typedef struct Node
{int data;   //数据域   Node* next; //指针域   
} Node;

代码说明：

typedef 的作用是为结构体创建一个别名（这里是 Node），简化后续使用
data 是节点的数据域，用于存储具体的数据，这里定义为 int 类型，实际应用中可根据需要改为其他类型（如 char、float 等）
next 是指针域，用于指向链表中的下一个节点，使多个节点能够串联起来形成链表

关于结构体的使用方法，大家可以看我之前对结构体的介绍：C语言结构体完全指南_c语言的结构体成员写法-CSDN博客

这里的数据域就相当于我们用数组模拟时的e[]数组，next指针就相当于ne[]数组！！！大家可以把两个对比着看。

图示：

NULL表示空指针，即链表的结尾。

因为一开始链表为空：

所以头节点初始化为Node * head = NULL;

3.2头插法

图示：

// 向链表头部插入新节点
// 参数x：要插入的数据
void add_to_head(int x)
{// 1. 创建新节点：动态分配内存，生成一个新的Node结构体实例// new Node会调用Node的默认构造函数（如果有定义）Node* s = new Node;// 2. 为新节点的数据域赋值s->data = x;// 3. 连接新节点与原链表// 新节点的next指针指向当前的头节点heads->next = head;// 4. 更新头指针head = s;
}

3.3将x插入到小标是k的点的后面

图示：

代码：

// 功能：在链表的第k个节点后面插入一个新元素x
// 参数：k表示目标节点的位置（从0开始计数），x表示要插入的数据
void add(int k, int x)
{// 1. 创建新节点struct Node* s = new Node;// 2. 为新节点的数据域赋值s->data = x;// 3. 初始化指针p：让p指向链表的头节点，准备开始查找第k个节点struct Node* p = head;// 4. 查找第k个节点：通过循环移动指针p，使其指向第k个节点// 循环执行k次，每次将p移动到下一个节点for (int i = 0; i < k; i++)p = p->next;// 5. 插入新节点：调整指针关系，将新节点插入到第k个节点后面s->next = p->next;// 再让第k个节点的next指针指向新节点，完成插入p->next = s;
}

注意在插入时，要确保链表不为空！！！

3.4将下标是k的点后面的点删除

图示：

代码：

// 功能：删除链表中第k个节点后面的那个节点
// 参数：k表示目标节点的位置（从0开始计数）
void move(int k)
{// 1. 从链表头部开始查找，p初始指向头节点struct Node* p = head;// 2. 循环k次，将p移动到第k个节点for (int i = 0; i < k; i++)p = p->next;  // 每次循环移动到下一个节点// 3. 关键操作：将第k个节点的next指针跳过其后的一个节点// 即：删除第k个节点后面的那个节点（第k+1个节点）p->next = p->next->next;
}

注意：

在 C++ 中，使用new动态分配的内存（如链表节点）必须通过delete手动释放，否则会导致内存泄漏。释放链表节点内存的时机和场景主要有以下几种：

1.1 删除节点时立即释放

1.2 链表不再使用时整体释放

1.3.链表结构被销毁时

关键原则：