• 【数据结构】链表的学习总结

    目录

    1.链表的概念

    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。

    2.链表的结构

    1️⃣链表中单个结点的结构

    在这里插入图片描述

    数据域： 存储当前结点的数据（可以是不同类型）
    指针域： 存储指向下一结点的指针

    2️⃣链表的整体结构

    • 逻辑结构

    在这里插入图片描述

    • 物理结构
      在这里插入图片描述

    💭如图二，链表在内存中的实际结构并不一定是连续的，每一个结点都是一块独立的空间，而结点之间依靠指针链接起来，成为链表。因此图一中的箭头并不是实际存在的，而是为了方便理解而建立的逻辑结构。

    注意：
    1.综上所述，链表的逻辑结构是连续的，而物理结构是不连续的；
    2.链表结点的空间一般在堆上申请；
    3.从堆上申请的空间是按一定策略来分配的，两次申请的空间可能连续，也可能不连续；
    4.单向链表最后一个结点的指针域中的指针为NULL。

    单链表的逆转求和
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    3.链表的分类

    链表的种类有：单向与双向、带头和不带头、循环和非循环。
    这些种类组合起来一共有8种类型的链表结构。

    🔎虽然链表有许多种类型的结构，而我们最常用的却只有两种：

    • 单向无头非循环
    • 双向带头循环
    1. 单向无头非循环链表： 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。
    2. 双向带头循环链表：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。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，使用起来很简单。

    4.链表的实现

    下面用C语言代码实现两种常用的链表结构：

    1️⃣单向无头非循环

    🌲SList.h

    #pragma once
#include 
#include 
#include 

typedef int SLDataType;
typedef struct SListNode
{
	SLDataType data;
	struct SListNode* next;
}SLN;

SLN* SListNodeApply(SLDataType x);//申请一个(data为x的)结点
void SListDestroy(SLN** pphead);//销毁链表
void SListPrint(SLN* phead);//打印链表
SLN* SListFind(SLN* phead,SLDataType x);//查找结点

void SListFrontPush(SLN** pphead, SLDataType x);//头插
void SListBackPush(SLN** pphead, SLDataType x);//尾插
//
void SListFrontPop(SLN** pphead);//头删
void SListBackPop(SLN** pphead);//尾删
//
void SListInsert(SLN** pphead, SLN* pos, SLDataType x);//在pos位置(前)插入新值
void SListErase(SLN** pphead, SLN* pos);//删除pos位置的值

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    🌲SList.c

    #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "Slist.h"

SLN* SListNodeApply(SLDataType x)//申请一个(data为x的)结点
{
	SLN* pt = (SLN*)malloc(sizeof(SLN));
	if (pt == NULL)
	{
		perror("SLNApply-malloc fail");
		exit(-1);
	}
	//
	pt->data = x;
	pt->next = NULL;
	return pt;
}


void SListDestroy(SLN** pphead)//销毁链表
{
	assert(pphead);
	SLN* cur = *pphead;
	SLN* prev = *pphead;
	while (cur != NULL)
	{
		cur = cur->next;
		free(prev);
		prev = cur;
	}
	*pphead = NULL;
}

void SListPrint(SLN* phead)//打印链表(int型)
{
	while (phead != NULL)
	{
		printf("%d->", phead->data);
		phead = phead->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

void SListFrontPush(SLN** pphead, SLDataType x)//头插
{
	assert(pphead);
	SLN* newnode = SListNodeApply(x);
	//
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}

void SListBackPush(SLN** pphead, SLDataType x)//尾插
{
	assert(pphead);
	SLN* newnode = SListNodeApply(x);
	//
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		SLN* cur = *pphead;
		while (cur->next != NULL)
		{
			cur = cur->next;
		}
		cur->next = newnode;
	}
}

void SListFrontPop(SLN** pphead)//头删
{
	assert(pphead);
	assert(*pphead);
	//移动phead,并将原来phead指向的空间释放
	SLN* tmp = *pphead;
	*pphead = (*pphead)->next;
	free(tmp);
	tmp = NULL;
}

void SListBackPop(SLN** pphead)//尾删
{
	assert(pphead);
	assert(*pphead);
	//
	SLN* cur = *pphead;
	SLN* prev = cur;
	while (cur->next != NULL)
	{
		prev = cur;
		cur = cur->next;
	}
	//
	prev->next = NULL;
	free(cur);
	cur = NULL;
}

SLN* SListFind(SLN* phead, SLDataType x)//查找结点(第一个data==x的结点)
{
	SLN* cur = phead;
	while (cur != NULL)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}

void SListInsert(SLN** pphead, SLN* pos, SLDataType x)//在pos位置(前)插入新结点
{
	assert(pphead);
	assert(pos);
	if (pos == *pphead)
	{
		SListFrontPush(pphead, x);
	}
	else
	{
		SLN* newnode = SListNodeApply(x);
		SLN* cur = *pphead;
		SLN* prev = *pphead;
		while (cur != pos)
		{
			prev = cur;
			cur = cur->next;
		}
		prev->next = newnode;
		newnode->next = pos;
	}
}

void SListErase(SLN** pphead, SLN* pos)//删除pos位置的值
{
	assert(pphead);
	assert(pos);
	//
	if (pos == *pphead)
	{
		SListFrontPop(pphead);
	}
	else
	{
		SLN* cur = *pphead;
		SLN* prev = NULL;
		while (cur != pos)
		{
			prev = cur;
			cur = cur->next;
			//检查 pos不为该链表中结点的指针
			assert(cur);
		}
		prev->next = cur->next;
		free(cur);
		cur = NULL;
	}
}

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    2️⃣双向带头循环

    🌲DList.h

    #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
//带头+双向+循环的链表
#pragma once 
#include 
#include 
#include 
#include 

typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
}ListNode;

ListNode* ListCreate();//创建哨兵位
void ListDestroy(ListNode* phead);//销毁链表
void ListPrint(ListNode* phead);//打印链表
//
void ListPushBack(ListNode* phead,LTDataType x);//尾插
void ListPopBack(ListNode* phead);//尾删
void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x);//头插
void ListPopFront(ListNode* phead);//头删
//
ListNode* ListFind(ListNode* phead, LTDataType x);//查找（找出第一个x）
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x);//在pos位置前面插入元素
void ListErase(ListNode* pos);//删除pos位置的元素

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    #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "DList.h"


ListNode* ListCreate()//创建哨兵位
{
	ListNode* phead = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	if (phead == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	//
	phead->next = phead;
	phead->prev = phead;
	//
	return phead;
}

ListNode* BuyListNode(LTDataType x)
{
	ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	newnode->prev = NULL;

	return newnode;
}

void ListDestroy(ListNode* phead)//销毁链表
{
	assert(phead);
	//设置结束条件
	phead->prev->next = NULL;
	//迭代
	ListNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		ListNode* del = cur;
		cur = cur->next;
		free(del);
	}
	//在函数外需要自行置空phead指针
}

void ListPrint(ListNode* phead)//打印链表
{
	assert(phead);
	//迭代
	ListNode* cur = phead->next;
	printf("phead<=>");
	if (cur == phead)//链表为空
	{
		printf("NULL\n");
	}
	else//链表不为空
	{
		while (cur != phead)
		{
			printf("%d<=>", cur->data);
			cur = cur->next;
		}
		printf("\n");
	}
}

bool ListEmpty(ListNode* phead)
{
	return phead->next == phead;
}

void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x)//尾插
{
	assert(phead);
	创建新结点
	//ListNode* newnode = BuyListNode(x);

	链接
	//newnode->prev = phead->prev;
	//newnode->next = phead;
	//phead->prev->next = newnode;
	//phead->prev = newnode;
	ListInsert(phead, x);
}

void ListPopBack(ListNode* phead)//尾删
{
	assert(phead);
	assert(!ListEmpty(phead));//控制链表不能为空

	//ListNode* tail = phead->prev;
	//tail->prev->next = phead;
	//phead->prev = tail->prev;
	
	//free(tail);
	//tail = NULL;
	ListErase(phead->prev);
}

void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x)//头插
{
	assert(phead);
	创建新结点
	//ListNode* newnode = BuyListNode(x);
	链接
	//ListNode* first = phead->next;
	//phead->next = newnode;
	//newnode->prev = phead;
	//newnode->next = first;
	//first->prev = newnode;
	ListInsert(phead, x);
}

void ListPopFront(ListNode* phead)//头删
{
	assert(phead);
	assert(!ListEmpty(phead));//控制链表不能为空
	//
	//ListNode* first = phead->next;
	//ListNode* second = phead->next->next;
	//phead->next = second;
	//second->prev = phead;
	//free(first);
	//first = NULL;
	ListErase(phead->next);
}

ListNode* ListFind(ListNode* phead, LTDataType x)//查找(找出第一个x)
{
	assert(phead);
	//
	ListNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}

void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)//在pos位置前面插入元素
{
	assert(pos);
	//创建新结点
	ListNode* newnode = BuyListNode(x);
	//插入
	pos->prev->next = newnode;
	newnode->prev = pos->prev;

	pos->prev = newnode;
	newnode->next = pos;
}

void ListErase(ListNode* pos)//删除pos位置的元素
{
	assert(pos);
	//
	pos->prev->next = pos->next;
	pos->next->prev = pos->prev;
	//
	free(pos);
	//在函数外需要自行置空pos指针
}

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