C语言链表设计及应用

前面学习了顺序表，在顺序表中，虽然可以用动态内存开辟的方法来灵活改变空间大小，但顺序表本身仍然存在着一些局限性：

• 头插/尾插中，每插入一次数据，其它数据要提前挪动以空出空间。
• 开辟空间是以现有空间的倍数进行的，一般为2~3倍。

而随之带来空间和时间两个方向上的问题：

• 数据频繁地挪动需要占用时间和性能。
• 空间开辟后还是会不可避免的浪费。

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链表

概念：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（也叫节点、结点）链接次序实现的。

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节点

节点组成部分：

1. 数据（实际往往是运用 / 保存指针）
2. 指向下一个节点的指针

定义链接的节点结构：

struct SlistNode     //single list node  单链表
{int data;struct SlistNode* next;
};

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设计链表项目

文件有

• 源文件：Slist.c、test.c
• 头文件：Slist.h

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链表中的传址调用

链表中，经常会出现函数传值调用的错误。

如图，想要改变链表plist，就要传址操作。而其本身就是地址，因此函数的参数类型应该是二级指针。

链表的创建是下面这两行代码，创建数据和指向下一个节点的指针。数据要开辟空间，所以内容使用指针接收。

SN* Node1 = (SN*)malloc(sizeof(SN));
Node1->Data = 21;

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检查申请空间

在对链表进行操作（尤其是增删）的时候，要先对空间进行检查，防止内存溢出或者越界访问。
此函数，申请成功返回新节点，失败报错。

SN* Creat_newlistNode(DataType i)
{SN* newNode = (SN*)malloc(sizeof(SN));if (newNode == NULL){perror("malloc");exit(1);}newNode->Data = i;newNode->next = NULL;return newNode;
}

此函数真正使用如下：

SN* newNold = Creat_newlistNode(i);//创建一个保存数据i的链表。

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链表尾插

先考虑非空链表
链表尾插，遍历链表找尾，将要插入的节点放到最后。
接着，要考虑无法遍历的情况——空链表。
以上思路完成后，考虑将代码更为严谨、完善。如指针的合法等。
最后进行最终的测试。（每完成一个功能，也就应该测试一次。）

void SNPushBack(SN** pphead, DataType i)
{assert(pphead);SN* new = Creat_newlistNode(i);assert(new);//空链表和非空链表if (*pphead==NULL){*pphead = new;}else{SN* ptail = *pphead;while (ptail->next){ptail = ptail->next;}ptail->next = new;}
}

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链表头插

现申请一个新的节点newnold。
将新节点和原有链表连接起来，并且新节点将作为头结点使用。

void SNPushFront(SN** pphead, DataType i)
{assert(pphead);SN* newNold = Creat_newlistNode(i);newNold->next= *pphead;*pphead = newNold;//空链表、非空链表都需要考虑（此代码两者都已通过）
}

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链表尾部删除

链表的尾删，分为两个方向考虑：存在一个节点、存在多个节点。
判断一个节点时，直接删除
多个节点时，循环找到最后一个（并且保留前一个），然后删除并将保留的那个指针指向置为空。

void SNPopBack(SN** pphead)
{assert(pphead && *pphead);//分为只有一个节点、多个节点if ((*pphead)->next == NULL)//  -> 优先级高于 *{free(*pphead);*pphead = NULL;}else{SN* ptail = *pphead;SN* prev = *pphead;while (ptail->next){prev = ptail;ptail = ptail->next;}free(ptail);ptail = NULL;prev->next = NULL;}}

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链表头部删除

头删只需要将链表指向改为下一个（在更改指向前创建临时变量保存），
后使用临时变量释放掉第一个节点的空间。
最后一步是测试，多个节点、一个节点是否有问题。

void SNPopFront(SN** pphead)
{assert(pphead&& *pphead);SN* tmp = (*pphead)->next;free(*pphead);*pphead = tmp;
}

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链表的查找

链表的修改，只需遍历寻找即可。
由于查找不涉及链表修改，因此函数参数的形参为一级指针。
往后遍历直到找到即可：

SN* FindSN(SN* phead, DataType i)
{assert(phead);SN* tmp = phead;while (tmp){if (tmp->Data == i){return tmp;}tmp = tmp->next;}return NULL;
}

在此函数的使用时，不要给参数带上 & 符号！！！（链表节名本身就是地址类型不可再乱加&）

void test3()
{SN* one = NULL;SNPushBack(&one, 99);SNPushBack(&one, 88);SNPushBack(&one, 77);SNPushBack(&one, 66);SNPushBack(&one, 55);SNPushBack(&one, 44);SNPrint(one);SN* find=FindSN(one, 66);//注意此时不涉及改变不需要使用 & 符号if (find==NULL){printf("找不到");}else{printf("可以找到%d", find->Data);}
}

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指定位置：使用上面用于查找链表的函数，返回值即是这个位置

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指定位置之前插入

首先考虑正常情况的多个节点。
链表中，只能由前找后，不能从后找到前。
因此确立分清三个节点：插入节点之前的节点，插入的节点，指点位置的节点。
创建插入的节点后，建立三个结点之间的联系。
再考虑特殊情况（只有一个节点的时候）
此时插入原理就是头插。
不需考虑无节点情况。

void SNInsert(SN** pphead, SN* pos, DataType i)//指定位置之前插入数据
{assert(*pphead);assert(pphead);SN* NewNold = Creat_newlistNode(i);//分为一个节点、多个节点if (*pphead == pos){SNPushFront(pphead,i);}else{SN* prev = *pphead;while (prev->next != pos){prev = prev->next;}prev->next = NewNold;NewNold->next = pos;}
}

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指定位置之后插入数据

参数只需要指定的位置和数据即可。

void SNInsertAfter(SN* pos, DataType i)
{assert(pos);SN* NewNold = Creat_newlistNode(i);NewNold->next = pos->next;pos->next = NewNold;
}

需要特别提出来说明的是，这两句代码的顺序问题。

NewNold->next = pos->next;  //1
pos->next = NewNold;        //2

如果顺序颠倒，先进行

pos->next = NewNold;   //2

再进行

NewNold->next = pos->next;  //1

造成的结果等价于NewNold->next = NewNold，这个代码将会自己指向自己。

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删除指定位置（节点）数据

指定位置删除数据，先考虑正常多节点情况
依旧需要弄清楚：删除位置之前的节点、删除位置的节点、删除位置之后的节点。
使用循环找到删除位置之前的节点，然后与后面的节点建立连接。
此时链表之中已不存在要删除的节点，但是空间没有释放一定要释放空间。

我们会发现，如果是一个节点，我们要指定位置删除。
代码并不适用。
所以要分情况来执行代码，使用 if 语句将两种情况分开讨论。
一个节点，指定位置删除的操作其实就是头删。拷贝或调用函数都可以。

void SNErase(SN** pphead, SN* pos)//指定位置删除数据
{assert(pphead && *pphead);assert(pos);if (pphead == pos){(*pphead)->next = NULL;      //或者头删函数也行//SNPopFront(pphead);}else{SN* prev = *pphead;while (prev->next != pos){prev = prev->next;}prev->next = pos->next;free(pos);pos = NULL;}
}

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删除指定位置（节点）之后的数据

删除指定位置之后的数据，思路如下：

1. 保存这个数据（指定位置之后的数据的位置）
2. 链表重新建立连接（这一步完成后，链表中将不存在指定位置之后的>数据）
3. 根据预先保存的数据找到被删除的数据，将其从内存中删除。

void SNEraseAfter(SN* pos)
{assert(pos && pos->next);   //  -> 优先级大于 &&SN* del = pos->next;pos->next = del->next;free(del);del = NULL;
}

在测试时，出现了错误，记录下来：

在测试指定位置删除时，使用findSN函数找到位置find，然后删除了这个位置的节点。后面又想测试指定位置之后删除，可是find这个位置的节点已经被删除，所以无法找到find，更无法找到find后面的节点了。

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链表的销毁

链表是一个一个创建的，销毁也是一个一个的销毁。
思路是：创建两个指针，一个指针销毁节点使用，一个指针保存下一个节点。循环直到链表结束。

void DestorySN(SN** pphead)
{assert(pphead && *pphead);SN* pcur = *pphead;while (pcur){SN* next = pcur->next;free(pcur);pcur = next;}*pphead = NULL;
}

以上就是我对于单链表的学习记录了，单链表的理论到此结束。