[数据结构与算法] 线性表之单链表初始化详解

活动地址：CSDN21天学习挑战赛

一、什么是链表

1.1 定义

根据数据的存储结构，数据结构可分为数组和链表。

数组：连续的内存空间。

链表：离散的内存空间。

链表通过指针将一组离散的内存块串联在一起。每个内存块称为链表的 节点，每个节点包含数据域和指针域。

链表相关知识点如下：

1.2 特点

1. 动态分配存储空间，无需预先估计存储空间，使用灵活。
2. 消耗内存空间大，除存储数据外，还需存储地址。
3. 插入和删除效率高，由于使用指针连接各节点，插入和删除时只需改变指针指向即可，无需移动其他元素，时间复杂度O(1)。
4. 随机访问效率低，由于内存空间不连续，访问节点时需要从第一个节点遍历链表，时间复杂度O(n)。

1.3 节点分类

头节点：数据域为空，或存放链表大小，指针域存储首元节点的地址，对于一个链表，头节点不是必须的。（为了统一操作，无头空链表使用尾插法，首元结点的处理与其他不同）

首元节点：链表存储第一个数据元素的节点。

尾节点：链表存储最后一个数据元素的节点。

头指针：指向链表的第一个节点，有头节点指向头节点，没有头节点则指向首元节点。

二、单链表

2.1 定义

单链表通过任意的存储单元存储线性表中的数据元素，每个节点由数据域和指针域两部分组成，如下图，其中data为数据域，存放数据元素，next为指针域，存放其直接后继节点的地址。

2.2 特点

1. 单链表只能单向遍历
2. 为了统一所有节点的处理方法，可增加头节点，对于一个链表来说，头节点可有可无。

带头结点的单链表如下：

不带头结点的单链表如下：

2.3 基本操作原理与实现

2.3.1 初始化链表

2.3.1.1 配置选项

就像买电脑手机一样，链表也有不同配置，没有哪个更好，只有哪个适合当前的需求。

1. 是否为空
2. 头节点
3. 尾指针
4. 表长

链表初始化配置如下：

2.3.1.2 各种链表初始化

首先定义一下节点类型，数据域为int类型，指针域为struct Node类型：

typedef struct Node
{
    int data;
    struct Node* next;
} node;
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0.不带头节点的空链表

node *initLinkList()
{
    node *head = NULL;
    return head;
}
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1.带头节点的空链表

node *initLinkList()
{
    node *head = (node *)malloc(sizeof(node));
    head->next = NULL;
    return head;
}
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2.带头节点的非空链表(头插法)

node *initLinkList()
{
    node *head = (node *)malloc(sizeof(node)); //头指针与头节点
    head->next = NULL;
    //头插法建立链表
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        node *a = (node *)malloc(sizeof(node));
        a->data = i;
        a->next = head->next;
        head->next = a;
    }
    return head;
}
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3.带头节点的非空链表(尾插法)

node *initLinkList()
{
    node *head = (node *)malloc(sizeof(node)); //头指针与头节点
    node *tail = head;                         //尾指针
    //尾插法建立链表
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        node *a = (node *)malloc(sizeof(node));
        a->data = i;
        tail->next = a;
        tail = a;
    }
    tail->next = NULL;
    return head;
}
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总结

1. 链表，一定要保证尾节点的指针置空。
2. 每一个节点要至少被一个指针指向。