C语言链表

链表的概念及结构
- 概念
- 结构
链表的分类
单链表的实现（无头）
双向链表的实现
总结:链表和顺序表的区别

链表的概念及结构

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。

结构

代码

struct Slist
{ 
   
	int* a;
	struct Slist* next;
};

逻辑结构:
物理结构：
注意:

从上图可以看出，链式结构在逻辑上是连续的，但是在物理上是不一定是连续的。

这些结点一般是从堆上申请出来的。

从堆上申请的空间，是按照一定的策划来分配的，两次申请的空间可能连续，大概率是不连续的。

链表的分类

实际中链表的结构非常多样，以下情况组合起来就有8种链表结构：

1. 单向或者双向
①单向

②双向
2.带头或者不带头
①带头

②不带头
3.循环或者非循环
①循环
②非循环
虽然有这么多种结构的链表，但是我们实际中最常用的只有两种结构:
1. 无头单向非循环链表2.带头双向循环链表

1. 无头单向非循环链表：结构简单，一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为其他数据结构的子结构，如哈希桶、图的邻接表等等。另外这种结构在笔试面试中出现很多。

2. 带头双向循环链表：结构最复杂，一般用在单独存储数据。实际中使用的链表数据结构，都是带头双向循环链表。另外这个结构虽然结构复杂，但是使用代码实现以后会发现结构会带来很多优势，实现反而简单了，后面我们代码实现了就知道了。

单链表的实现（无头）

单链表结构

typedef int SLTDateType;

typedef struct SListNode
{ 
   
	SLTDateType data;
	struct SListNode* next;
}SListNode;

单链表需要的功能

// 动态申请一个节点
SListNode* BuySListNode(SLTDateType x);
// 单链表打印
void SListPrint(SListNode* plist);
// 单链表尾插
void SListPushBack(SListNode** pplist, SLTDateType x);
// 单链表的头插
void SListPushFront(SListNode** pplist, SLTDateType x);
// 单链表的尾删
void SListPopBack(SListNode** pplist);
// 单链表头删
void SListPopFront(SListNode** pplist);
// 单链表查找
SListNode* SListFind(SListNode* plist, SLTDateType x);
// 单链表在pos位置之后插入x
// 分析思考为什么不在pos位置之前插入？
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDateType x);
// 单链表删除pos位置之后的值
// 分析思考为什么不删除pos位置？
void SListEraseAfter(SListNode* pos);
// 单链表的销毁
void SListDestory(SListNode** pplist);

功能实现


SListNode* BuySListNode(SLTDateType x)
{ 
   
	SListNode* newnode = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (newnode == NULL)
	{ 
   
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	return newnode;
}

void SListPrint(SListNode* plist)
{ 
   
	if (plist == NULL)
	{ 
   
		printf("NULL\n");
		return;
	}
	else
	{ 
   
		while (plist)
		{ 
   
			printf("%d->", plist->data);
			plist = plist->next;
		}
		printf("NULL\n");
	}
}

void SListPushBack(SListNode** pplist, SLTDateType x)
{ 
   
	SListNode* tail = *pplist;
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);
	newnode->next = NULL;
	if (tail == NULL)
	{ 
   
		*pplist = newnode;
	}
	else
	{ 
   
		while (tail->next)
		{ 
   
			tail = tail->next;
		}
		tail->next = newnode;
	}
}

void SListPushFront(SListNode** pplist, SLTDateType x)
{ 
   
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);
	newnode->next = *pplist;
	*pplist = newnode;
}

void SListPopBack(SListNode** pplist)
{ 
   
	assert(*pplist);
	SListNode* tail = *pplist;
	SListNode* Pretail = NULL;
	if (tail->next == NULL)
	{ 
   
		*pplist = NULL;
		return;
	}
	else
	{ 
   
		while (tail->next)
		{ 
   
			Pretail = tail;
			tail = tail->next;
		}
		free(tail);
		tail = NULL;
		Pretail->next = NULL;
	}
}

void SListPopFront(SListNode** pplist)
{ 
   
	assert(*pplist);
	SListNode* front = *pplist;
	*pplist = front->next;
	free(front);
	front = NULL;
}

SListNode* SListFind(SListNode* plist, SLTDateType x)
{ 
   
	assert(plist);
	SListNode* pos = plist;
	while (pos && pos->data != x)
	{ 
   
		pos = pos->next;
	}
	return pos;
}

void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDateType x)
{ 
   
	assert(pos);
	SListNode* newnode = BuySListNode(x);
	newnode->next = pos->next;
	pos->next = newnode;
}

void SListEraseAfter(SListNode* pos)
{ 
   
	assert(pos);
	assert(pos->next);
	SListNode* node = pos->next;
	pos->next = node->next;
	free(node);
}

void SListDestory(SListNode** pplist)
{ 
   
	SListNode* node = *pplist;
	SListNode* PreNode = NULL;
	while (node)
	{ 
   
		PreNode = node->next;
		free(node);
		node = PreNode;
	}
}

双向链表的实现

双向链表的结构

typedef int LTDateType;

typedef struct ListNode
{ 
   
	LTDateType data;
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
}LTNode;

双向链表的功能

//创建链表返回头结点
LTNode* ListInit();
// 双向链表销毁
void ListDestory(LTNode* phead);
// 双向链表打印
void ListPrint(LTNode* phead);

// 双向链表尾插
void ListPushBack(LTNode* phead, LTDateType x);
// 双向链表尾删
void ListPopBack(LTNode* phead);
// 双向链表头插
void ListPushFront(LTNode* phead, LTDateType x);
// 双向链表头删
void ListPopFront(LTNode* phead);
// 双向链表查找
LTNode* ListFind(LTNode* phead, LTDateType x);
// 双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(LTNode* pos, LTDateType x);
// 双向链表删除pos位置的节点
void ListErase(LTNode* pos);

功能实现

LTNode* ListInit()
{ 
   
	//哨兵位头结点
	LTNode* phead = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (phead == NULL)
	{ 
   
		printf("开辟空间失败!!!\n");
		exit(-1);
	}
	phead->next = phead;
	phead->prev = phead;
	return phead;
}

void ListDestory(LTNode* phead)
{ 
   
	assert(phead);
	LTNode* cur = phead;
	LTNode* p = NULL;
	LTNode* tail = phead->prev;
	while (cur != tail)
	{ 
   
		p = cur;
		cur = cur->next;
		free(p);
	}
	free(tail);
}

void ListPrint(LTNode* phead)
{ 
   
	assert(phead);
	LTNode* front = phead->next;
	while (front != phead)
	{ 
   
		printf("%d ", front->data);
		front = front->next;
	}
	printf("\n");
}

void ListPushBack(LTNode* phead, LTDateType x)
{ 
   
	assert(phead);
	LTNode* tail = phead->prev;
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (newnode == NULL)
	{ 
   
		printf("开辟空间失败!!\n");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	tail->next = newnode;
	newnode->prev = tail;
	newnode->next = phead;
	phead->prev = newnode;
}

void ListPopBack(LTNode* phead)
{ 
   
	assert(phead);
	assert(phead != phead->next);
	LTNode* tail = phead->prev;
	LTNode* TailFront = tail->prev;
	TailFront->next = phead;
	phead->prev = TailFront;
	free(tail);
}

void ListPushFront(LTNode* phead, LTDateType x)
{ 
   
	assert(phead);
	LTNode* next = phead->next;
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (newnode == NULL)
	{ 
   
		printf("开辟空间失败!!\n");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	phead->next = newnode;
	newnode->prev = phead;
	newnode->next = next;
	next->prev = newnode;
}

void ListPopFront(LTNode* phead)
{ 
   
	assert(phead);
	assert(phead != phead->next);
	LTNode* head = phead->next;//头结点
	phead->next = head->next;
	head->next->prev = phead;
	free(head);
}

LTNode* ListFind(LTNode* phead, LTDateType x)
{ 
   
	assert(phead);
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{ 
   
		if (cur->data == x)
		{ 
   
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}

void ListInsert(LTNode* pos, LTDateType x)
{ 
   
	assert(pos);
	LTNode* posPrev = pos->prev;
	LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (newnode == NULL)
	{ 
   
		printf("开辟空间失败!!\n");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	posPrev->next = newnode;
	newnode->prev = posPrev;
	newnode->next = pos;
	pos->prev = newnode;
}

void ListErase(LTNode* pos)
{ 
   
	assert(pos);
	LTNode* posPrev = pos->prev;
	LTNode* posNext = pos->next;
	posPrev->next = posNext;
	posNext->prev = posPrev;
	free(pos);
}

总结:链表和顺序表的区别

不同点	顺序表	链表
存储空间上	物理上一定连续	逻辑上连续，物理上不一定连续
随机访问	支持	不支持
任意位置上插入或者删除元素	可能需要移动元素，效率低下	只需修改指针指向
插入	动态顺序表，空间不够时需要扩容	没有容量的概念
应用场景	元素高效存储+频繁访问	任意位置插入和删除频繁

今天的文章C语言链表分享到此就结束了，感谢您的阅读。

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