＜单链表及模拟实现＞——《Data Structure in C Train》

1.1 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 。

举例(这里采用单链表画图举例）：

 理解cur=cur->next:

 理解tail !=NULL:

 理解tail->next !=NULL:

 对比发现两者最终结束的位置不同！

实际中要实现的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、双向

2. 带头、不带头

3. 循环、非循环

虽然有这么多的链表的结构，但是我们实际中最常用还是两种结构：  

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。

1.2单链表的实现

SList.h:

#pragma once
#include 
#include 
 
typedef int SLTDataType;
struct SListNode
{
	SLTDataType data;
	struct SListNode* next;
};
typedef struct SListNode SLTNode;
 
// 不用改变链表的头指针，传一级指针
//单链表打印
void SListPrint(SLTNode* phead);
 
// 可能会要改变链表的头指针，传二级指针
//单链表尾插
void SListPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
//单链表头插
void SListPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
//单链表头删
void SListPopFront(SLTNode** pphead);
//单链表尾删
void SListPopBack(SLTNode** pphead);
//单链表按值查找
SLTNode* SListFind(SLTNode* phead, SLTDataType x);
// 在pos的前面插入x
void SListInsert(SLTNode** phead, SLTNode* pos, SLTDataType x);
// 删除pos位置的值
void SListErase(SLTNode** phead, SLTNode* pos);
 
// 有些地方也有这样的
 在pos的前面插入x
//void SListInsert(SLTNode** phead, int i, SLTDataType x);
 删除pos位置的值
//void SListErase(SLTNode** phead, int i);

SList.c:

#include "SList.h"
//单链表打印
void SListPrint(SLTNode* phead)
{
	SLTNode* cur = phead;
	while (cur != NULL)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;  //通过"物理结构"更好理解，地址赋值，使得cur进行了"移动"
	}
	printf("NULL\n");
}
//封装函数：动态开辟新结点
SLTNode* BuySListNode(SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
 
	return newnode;
}
//单链表尾插
void SListPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
 
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		// 找尾节点的指针
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
 
		// 尾节点，链接新节点
		tail->next = newnode;
	}
}
//单链表头插
void SListPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
 
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}
//单链表头删
void SListPopFront(SLTNode** pphead)
{
	SLTNode* next = (*pphead)->next;
	free(*pphead);
 
	*pphead = next;
}
//单链表尾删
void SListPopBack(SLTNode** pphead)
{
	// 1、空
	// 2、一个节点
	// 3、一个以上的节点
	if (*pphead == NULL)
	{
		return;
	}
	else if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		SLTNode* prev = NULL;
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next != NULL)
		{
			prev = tail;
			tail = tail->next;
		}
 
		free(tail);
		prev->next = NULL;
	}
}
//单链表按值查找
SLTNode* SListFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* cur = phead;
	//while (cur != NULL)
	while (cur)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
 
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}
 
// 在pos的前面插入x
void SListInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	if (pos == *pphead)
	{
		SListPushFront(pphead, x);
	}
	else
	{
		SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
 
		prev->next = newnode;
		newnode->next = pos;
	}
}
 
// 删除pos位置的值
void SListErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{
	if (pos == *pphead)
	{
		SListPopFront(pphead);
	}
	else
	{
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
 
		prev->next = pos->next;
		free(pos);
	}
}

Test.c:

#include "SList.h"
 
void TestSList1()
{
	SLTNode* plist = NULL;
	SListPushBack(&plist, 1);
	SListPushBack(&plist, 2);
	SListPushBack(&plist, 3);
	SListPushBack(&plist, 4);
	SListPrint(plist);
 
	SListPushFront(&plist, 0);
	SListPrint(plist);
 
	SListPopFront(&plist);
	SListPopFront(&plist);
	SListPopFront(&plist);
	SListPrint(plist);
 
	SListPopFront(&plist);
	SListPopFront(&plist);
	SListPrint(plist);
}
void TestSList2()
{
	SLTNode* plist = NULL;
	SListPushBack(&plist, 1);
	SListPushBack(&plist, 2);
	SListPushBack(&plist, 3);
	SListPushBack(&plist, 4);
	SListPrint(plist);
 
	SListPopBack(&plist);
	SListPopBack(&plist);
	SListPopBack(&plist);
	SListPopBack(&plist);
	SListPopBack(&plist);
	SListPrint(plist);
}
 
void TestSList3()
{
	SLTNode* plist = NULL;
	SListPushBack(&plist, 1);
	SListPushBack(&plist, 2);
	SListPushBack(&plist, 3);
	SListPushBack(&plist, 4);
	SListPrint(plist);
 
	//在3的前面插入一个30
	
	SLTNode* pos = SListFind(plist, 3);
	if (pos)
	{
		SListInsert(&plist, pos, 30);
	}
	SListPrint(plist);
	//在1的前面插入10
	pos = SListFind(plist, 1);
	if (pos)
	{
		SListInsert(&plist, pos, 10);
	}
	SListPrint(plist);
}
 
void TestSList4()
{
	SLTNode* plist = NULL;
	SListPushBack(&plist, 1);
	SListPushBack(&plist, 2);
	SListPushBack(&plist, 3);
	SListPushBack(&plist, 4);
	SListPrint(plist);
 
	SLTNode* pos = SListFind(plist, 1);
	if (pos)
	{
		SListErase(&plist, pos);
	}
	SListPrint(plist);
 
	pos = SListFind(plist, 4);
	if (pos)
	{
		SListErase(&plist, pos);
	}
	SListPrint(plist);
 
	pos = SListFind(plist, 3);
	if (pos)
	{
		SListErase(&plist, pos);
	}
	SListPrint(plist);
 
	pos = SListFind(plist, 2);
	if (pos)
	{
		SListErase(&plist, pos);
	}
	SListPrint(plist);
}
int main()
{
	TestSList1();
	TestSList2();
	TestSList3();
	TestSList4();
	return 0;
}

1.3 双向链表的表示和实现

2.顺序表和链表的区别和联系

顺序表：

优点：

空间连续、支持随机访问

缺点：

1. 中间或前面部分的插入删除时间复杂度O(N)

2. 2.增容的代价比较大。

链表：

缺点：

以节点为单位存储，不支持随机访问

优点：

1. 任意位置插入删除时间复杂度为O(1)

2. 没有增容消耗，按需申请节点空间，不用了直接释放。