数据结构初阶 链表详解

一. 为什么使用链表

1.1顺序结构的缺点

在我们的顺序表结构中 有以下这么几个缺陷

1 空间不够了 需要扩容 扩容是有消耗的
2 头部或者中间位置的插入删 除 需要挪动 挪动数据也是有消耗的
3 避免频繁扩容 依次一般都是按倍数去扩 容易造成空间浪费

1.2 链表的诞生及优点

为了解决以上顺序表的缺点 我们设计出了链表

链表的优点有
1 按需申请空间 不用了就释放空间（更合理的使用空间）
2 头部中间插入删除数据 不需要挪动数据

但是链表其实也是有缺点的
1 每一个数据 都要存一个指针去链接后面的数据节点
2 不支持随机访问
（这里简单解释下随机访问 其实就是能够通过下标直接访问第i个 然而顺序表就支持随机访问 ）

这里画个图简单对比下两种数据结构

所以说 这里我们就能得出一个结论

顺序表和链表并不是对立的关系 而是互补的关系

二. 链表的接口函数实现

2.1 类型定义

还是和顺序表那一节一样 咱们先来定义类型

typedef int SLTDateType;
typedef struct SListNode
{
	SLTDateType date;
	struct SListNode* next;
}SLTNode;

首先因为咱们这个链表储存的类型可能不是整型类型的数据

为了防止以后改来改去 我们首先先使用typedef定义一个类型

如果我们以后想要储存其他类型的数据 只需要改变一行就可以了

2.2 遍历（打印）

首先直接上代码

void SLTPrint(SLTNode* phead)
{
	SLTNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		printf("%d->", cur->date);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

我们这里画图给大家解释一下

phead是一个指针 它指向着第一个链表数据

第一它可以访问结构体中的date数据 可以对这个数据进行打印 修改等操作

第二 它可以访问结构体中的next指针 而这个指针指向第二个数据

它可以通过这个指针修改自身指向的位置 从而找到链表第二个数据

2.3 尾插数据

首先我们要尾插数据 我们首先要找到尾在哪里

我们观察图可以发现 尾部的数据跟其他的数据有一个明显的

区别就是它最后的指针指向NULL

int BuySLTNode(SLTDateType x)
{
	//开辟一个新节点
	SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	//新节点初始化
	newnode->date = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}

我们可以封装一个函数BuySLTNode方便我们插入一个节点，然后我们开始考虑是否头函数指向NULL是的话将节点直接插入，不是的话就需要我们找尾并插入

void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDateType x)
{
	SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		//找尾
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
		tail->next = newnode;
	}
}

这里我们还需要考虑一个问题 是传值进去还是传地址进去

void TestSList1()
{
	SLTNode* plist = NULL;
	SLTPushBack(&plist, 1);
	SLTPushBack(&plist, 2);
	SLTPushBack(&plist, 3);
	SLTPushBack(&plist, 4);
	SLTPrint(plist);
 
	SLTPrint(plist);
 
}

我们要想改变PList的值 我们必须要将它的地址传进去

这样子我们就需要用二级指针来接受

然后打印试试

我们发现就可以完美运行

2.4 头插 

这里我们只需要改变两个数据

一个是新链表的next

一个是phead指向的位置

 

void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDateType x)
{
	SLTNode* newnode = BuySLTNode(x);
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}

2.5 尾删

尾删的话我们就需要断言了，那为什么尾插的时候不断言纳？

因为尾插的时候即使头函数指向NULL我们也可以插入，但尾删的话头函数指向NULL我们没有数据删除所以无法执行，这时候我们就需要断言了

	//暴力检查
	assert(*pphead);//需要断言 单链表为NULL则没有删除的节点，不能执行
	温柔检查
	//if (*pphead == NULL)
	//{
	//	return;
	//}

接下来考虑两个问题

1.只有一个节点

2.多个节点

还要考虑将最后一个节点删除后，前一个节点是否成了野指针

我们要做到尾删的话首先要找到最后一个数据存储的空间 然后将它释放掉 

类似这样子操作

但是呢 这样子就会出现一个问题

前面一个数据的next还是指向这一片空间 这就形成了经典的野指针问题

为此我们就必须要使用一个指针储存tail的上一个值

这样子在tail->next->next找到最后一个数据的时候 tail->next就能够找到倒数第二个数据的位置

代码表示如下

void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
	//暴力检查
	assert(*pphead);//需要断言 单链表为NULL则没有删除的节点，不能执行
	温柔检查
	//if (*pphead == NULL)
	//{
	//	return;
	//}
     //找尾
	//1.一个节点
	//2.多个节点
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
		free(tail->next);
		tail->next = NULL;
	}
}

结果表示如下

2.6 头删 

对比来说头删就简单很多了,还是要考虑断言

void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{
	//暴力检查
	assert(*pphead);
 
	SLTNode* first = *pphead;
	*pphead = first->next;
	free(first);
	first = NULL;
}

结果如下

以上便是本文所有内容了，如有错误请各位大佬不吝赐教，感谢留言