【数据结构】单链表的层层实现！! !
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上篇回顾
我们上篇学习了本质为数组的数据结构—顺序表，顺序表支持下标随机访问而且高速缓存命中率高，然而可能造成空间的浪费，同时增加数据时多次移动会造成效率低下，那有什么解决之法呢？这就得引入我们链表这种数据结构
文章目录
- 一.何为链表
- 🏠 链表概念
- 🏠 链表的分类
- 二.单链表的实现
- 🏠 链表的打印
- 🏠 链表的头插和尾插
- 🏠 链表的尾删和头删
- 🏠 链表指定位置的插入和删除
- 🏠 链表的查找
- 🏠 链表的销毁
- `注： 这里要保存好下一个结点地址，销毁后就能继续遍历`
- 三.单链表的分析以及与顺序表的比较
- 🏠 单链表的优缺点
- 🏠 单链表与顺序表的比较
一.何为链表
🏠 链表概念
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
中的指针链接次序实现的 。
特点：物理结构不一定连续，逻辑结构连续
我们的链表结构类似我们的火车，有头有尾，中间每个结点被有序链接；与火车不同的是，链表的结点可能不是紧挨着的。
类似这样，我们可以得出：
1.每个结点由数据和下一结点地址两部分组成，而每个结点构成了一个链表。
2.每个结点保存的是下一个结点的地址，这样就能找到下一个结点，最后为空就停止
3.每个结点的地址不是连续的，可以体现出链表的物理结构不一定连续
注：我们的结点一般是在堆区开辟的，因为此时你在程序结束前不free就会一直存在这块空间，同时可根据需要灵活申请结点存数据。
这样我们就可以用一个结构体封装每个结点：
typedef int Datatype; typedef struct ListNode { Datatype x; struct ListNode* next; }Node;注： 这里我们可以用typedef来重命名我们要存储的数据类型，这样对于不同数据的操作我们只要改typedef即可。
🏠 链表的分类
我们根据链表三个特点：1.带头不带头 2.单向还是双向 3.循环还是不循环 组合成了如上的8种链表
本篇博客，我们要实现的是单向不带头不循环链表（单链表），至于什么是带头，双向，循环我们下回双链表再进行讲解
二.单链表的实现
无头+单向+不循环链表的增删差改
🏠 链表的打印
- 链表数据的打印
这个接口就很好的体现了结点结构保存指针的妙处了~
//链表的打印 void SLTPrint(Node* phead) { asser(phead); Node* cur = phead; while (cur) { printf("%d ", cur->x); cur = cur->next; } }🏠 链表的头插和尾插
- 链表的尾插
对于链表的尾插要注意几个问题：1.申请新结点 2.链表是否为空
解决方法：1.对于链表为空，直接让申请的新节点作为头节点 2.对于不为空的链表，首先要找到尾结点，再进行插入 3.对于申请新节点，我们后续的头插也要使用我们可以封装成一个接口，同时结点在堆区申请，调用完接口就不会释放了。
//申请新节点 Node* BuyNode(Datatype x) { Node* newnode = (Node*)malloc(sizeof(Node)); if (newnode == NULL) { perror("malloc failed"); return; } newnode->next = NULL; newnode->x = x; return newnode; } void SLTPushBack(Node** pphead, Datatype x) { assert(pphead); //申请新节点 Node* newnode = BuyNode(x); //链表为空 if (NULL == *pphead) { *pphead = newnode; return; } //链表不为空：1.找尾巴结点2.插入新节点 Node* ptail = *pphead; while (ptail->next) { ptail = ptail->next; } ptail->next = newnode; }思考：这里为什么传二级指针？如果不传二级指针呢？
void SLTNPushBack(Node* pphead, Datatype x) { //申请新节点 Node* newnode = BuyNode(x); //链表为空 if (NULL == pphead) { pphead = newnode; return; } //链表不为空：1.找尾巴结点2.插入 Node* ptail = pphead; while (ptail->next) { ptail = ptail->next; } ptail->next = newnode; } int main() { Node* n1 = NULL; SLTNPushBack(n1,1); return 0; }
经过观察传一级指针版本的调用前后，我们发现n1这个指针变量存储的值并没发生改变，究其原因如下图
- 链表的头插
,
*对于链表的头插要注意的问题：1.申请新节点 2.链表释放为空 *
解决方法：1.链表为空时，申请的新结点作为头结点 2.链表不为空时，让newnode->next指向原来头节点,再让newnode成为新的头节点。
void SLTPushFront(Node** pphead, Datatype x) { assert(pphead); //申请新节点 Node* newnode = BuyNode(x); //链表为空 if (NULL == *pphead) { *pphead = newnode; return; } newnode->next = *pphead; *pphead = newnode; }🏠 链表的尾删和头删
- 链表的尾删
对于链表的尾删，我们需要分三种情况！
1.链表为空时此时删不了直接退出
2.链表只有一个结点时，释放头节点，置phead为空
3.链表有多个结点时，我们需要遍历链表找到尾结点的前置结点，先释放尾节点再将前置结点的next置为空
注：不能先将前置结点的next置为空，再释放尾结点，此时就找不到尾结点的地址了。
//链表的尾删和头删 void SLTPopBack(Node** pphead) { assert(pphead); assert(*pphead);//判断链表不为空 if ((*pphead)->next == NULL) { free(*pphead); *pphead = NULL; return; } Node* pre = *pphead; while (pre->next->next) { pre = pre->next; } free(pre->next); pre->next = NULL; }- 链表的头删
对于链表的头删，分为两种情况就可以了，因为有了phead很方便~
1.链表为空时，删不了直接断言下
2.链表不为空时，记录头节点的下一个位置，先释放头节点，再更换phead指向的位置
注：这里也不能先更新phead再释放头结点
void SLTPopFront(Node** pphead) { assert(pphead); assert(*pphead); Node* pNext = (*pphead)->next; free(*pphead); *pphead = pNext; }🏠 链表指定位置的插入和删除
1.链表为空时，无法插入
2.pos位置结点刚好是头结点，直接头插或头删
3.pos位置结点不是头节点，需要找到pos位置的前置结点，记录位置。
void NodeInpos(Node** pphead, Node* pos, Datatype x) { assert(pphead); //pos不为空 -》 链表一定不能为空 assert(pos); assert(*pphead); //建立一个新节点 Node* newnode = BuyNode(x); //pos刚好是头结点的情况 if (*pphead == pos) { //运用头插 NodeinFront(pphead,x); return; } //pos刚好不是头结点 //1.先找出pos前面的结点pre 2.newnode->next = pre->next 3.pre-next != pos) { pre = pre->next; } newnode->next = pre->next; pre->next = newnode; } void NodeDelpos(Node** pphead, Node* pos) { assert(pphead); assert(pos); assert(*pphead); //pos刚好是第一个结点 执行头删 if (*pphead == pos) { NodeDelFront(pphead); return; } //pos不是第一个结点 1.先找到那个pos前面结点pre 2.pre->next = pos->next 3.free Node* pre = *pphead; while (pre->next != pos) { pre = pre->next; } pre->next = pos->next; free(pos); pos = NULL; }🏠 链表的查找
Node* NodeFind(Node** phead, Datatype x) { assert(phead); //遍历链表 Node* pcur = *phead; while (pcur) { if (pcur->data == x) { return pcur; } pcur = pcur->next; } //找不到则返回NULL }这里建议用一个临时变量来遍历~
🏠 链表的销毁
void NodeDestroy(Node** pphead) { assert(pphead); assert(*pphead); //1.创一个临时变量存pcur->next的地址 Node* pcur = *pphead; while (pcur) { Node* next = pcur->next; free(pcur); pcur = next; } *pphead = NULL; }注： 这里要保存好下一个结点地址，销毁后就能继续遍历
三.单链表的分析以及与顺序表的比较
🏠 单链表的优缺点
通过实现我们的单链表，我们发现单链表有以下优点
1.单链表不存在空间浪费(根据需求灵活在堆上申请新结点)
2.单链表的任意插入和删除效率高
（分析: 这里是已经确定插入的位置，对于链表只需改变指针的指向就能实现插入和删除，时间复杂度是O(1)，而数组插入和删除需要遍历数组，时间复杂度是O(N)）
单链表也不是万能的，它在一些应用场景也发挥不出来作用
1.不支持随机访问
2.缓存命中率低
3.查找效率低
总结：链表适用于频繁任意插入和删除的场景，不适用于随机访问和查找
🏠 单链表与顺序表的比较
单链表 顺序表 物理空间不一定连续 物理空间一定连续 不支持随机访问 支持下标随机访问 插入和删除效率高 O(1) 插入和删除效率低 O(N) 缓存命中率低 缓存命中率高 无空间的浪费 可能造成数据丢失和空间浪费 缓存利用率高 综上 我们可以根据场景需求选择不同的结构，灵活运用数据~
本次分享到这结束了，下篇我们将讲解双向链表，不妨来个一键三连捏
- 链表的头删
- 链表的尾删
- 链表的头插
- 链表的尾插
- 链表数据的打印
