前段时间写了一篇关于顺序表的博客，http://t.csdn.cn/0gCRp
顺序表在某些时候存在着一些不可避免的缺点:
问题： 1. 中间 / 头部的插入删除，时间复杂度为 O(N) 2. 增容需要申请新空间，拷贝数据，释放旧空间。会有不小的消耗。 3. 增容一般是呈 2 倍的增长，势必会有一定的空间浪费。例如当前容量为 100 ，满了以后增容到 200，我们再继续插入了 5 个数据，后面没有数据插入了，那么就浪费了 95 个数据空间。
寻求其他解决方案:1、不扩容2、按需申请释放3、解决头部/中间插入删除需要挪动数据的问题(一块连续的物理空间)
一.单链表的概念、结构和优缺点
1.1概念
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 。
1.2单链表的结构
单链表是由一系列结点组成的线性结构，每个结点包含两个域：数据域和指针域。
数据域用来存储数据，指针域用来存储下一个结点的指针。单链表的头结点指向第一个结点，最后一个结点的指针域为空。
一个结点的结构：
逻辑结构:为了方便形象理解，想象出来的。 
物理结构:实际内存中，真实的样子。
1.3单链表的优缺点
单链表是一种常见的数据结构，它具有以下优缺点：
优点：
- 插入和删除操作效率高：由于单链表的节点包含指向下一个节点的指针，因此在插入和删除节点时，只需要修改指针的指向，不需要移动大量的数据元素，因此效率较高。
- 空间利用率高：单链表的节点只包含数据和指针两部分，不需要预先分配内存空间，因此空间利用率相对较高。
- 长度可变：单链表的长度可以根据需要动态增长或缩小，不需要预先定义数组大小，具有较好的灵活性。
缺点：
- 随机访问效率低：由于单链表的节点只包含指向下一个节点的指针，因此无法直接访问某个节点之前的节点，需要从头节点开始遍历到该节点，因此随机访问效率较低。
- 存储空间浪费：由于单链表的每个节点都需要存储下一个节点的指针，因此在存储相同数据量的情况下，单链表需要更多的存储空间。
- 链接信息的丢失：单链表中只有指向下一个节点的指针，无法直接访问前一个节点，因此在需要反向遍历链表或者删除节点时，需要保存前一个节点的指针，否则将无法完成操作。
二.单链表的实现
单链表各接口函数
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include#include#includetypedef int SLTDataType;//这样做的目的是为了增加代码的可读性和可维护性，以及提高代码的可移植性，//因为如果将来需要更改 SLTDataType 的类型，只需要在 typedef 语句中修改一处即可，// 如果我们在程序的其他地方需要修改 SLTDataType 的类型，//只需在 typedef 语句中修改 int 为其他类型即可，不需要修改其他代码。//typedef int SLTADataType;typedef struct SListNode //--single Linked List{SLTDataType data;//成员变量struct SListNode* next;}SLTNode;void SLTPrint(SLTNode* phead);//void SLPushFront(SLTNode* pphead,SLTDataType x);void SLPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);//头部插入//void SLPushBack(SLTNode* phead, SLTDataType x);void SLPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);//尾部插入void SLPopFront(SLTNode** pphead);//头部删除void SLPopBack(SLTNode** pphead);//尾部删除//单链表查找SLTNode* STFind(SLTNode* phead, SLTDataType x);//单链表pos之前插入void SLInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x);//单链表pos之后插入void SLInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x);//单链表pos位置删除void SLErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos);//单链表pos之后删除void SLEraseAfter(SLTNode* phead);2.1结点的定义
英文简写:
单链表的英文为:Single linked list –简写为SL
而顺序表的英文是:Sequence table — 简写为Seq
结点的英文为:node
typedef的主要作用有:主要用于提高代码的可读性和可维护性，这样代码的可读性会更好,因为SLTDataType这个名字说明了变量x的类型含义，可以为这个数据类型创建一个更简洁、更明了的别名，这样可以使代码更易读、更易维护。
typedef int SLTDataType;typedef struct SListNode //--single Linked List{SLTDataType data;//成员变量struct SListNode* next;}SLTNode;定义了一个单链表节点的结构体SLTNode，其中包含了两个成员变量：一个名为data的int变量SLTDataType，和一个名为next的指向下一个节点的指针。
2.2链表的打印
需要了解到的知识:
“指针赋值的本质是将一个指针变量的地址复制给另一个指针变量”
int *p1, *p2;p1 = (int*)malloc(sizeof(int)); // 为p1分配内存*p1 = 10; // 设置p1指向的内存的值为10p2 = p1; // 将p1的地址赋值给p2上面代码中,p1和p2都是指针变量。p1被分配了内存,并指向该内存。p2 = p1这行代码将p1的地址复制给了p2,使p2也指向p1所指向的内存。
所以指针赋值后,两个指针变量指向同一块内存,通过任一指针变量访问内存的值都会相同。
指针赋值不会复制指针指向的内存内容,仅仅是将指针变量中的地址值进行复制。
画图:
代码实现:
//函数的作用是遍历单链表，并将每个节点的数据元素打印到屏幕上。void SLTPrint(SLTNode* phead)//参数是一个指向 SLTNode 类型的指针 phead，表示单链表的头节点。{SLTNode* cur = phead;//头结点存储的地址给cur指针。while (cur != NULL)//使用一个while循环对单链表进行遍历，循环条件为 cur 不为 NULL。{//cur 可以表示当前正在处理的节点的地址，//通过访问 cur->data 和 cur->next 成员变量，可以获取当前节点的数据元素和下一个节点的地址printf("%d->", cur->data);cur = cur->next;//cur是存着当前结点的地址,cur->next是下一结点地址}printf("NULL\n");}2.3创建一个新结点
SLTNode* BuyLTNode(SLTDataType x)//表示要创建的节点的数据元素。//函数的作用是创建一个新的单链表节点，并将其初始化为包含数据元素 x 的节点。{//SLTNode node;//这样是不行,处于不同的空间，出了作用域是会销毁的。SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));//使用malloc函数动态分配了一个大小为SLTNode的内存块，//并将其强制转换为 SLTNode 指针类型，即创建了一个新的节点。if (newnode == NULL){perror("malloc fail");return NULL;}//需要注意的是，在使用 malloc 函数动态分配内存时，需要手动释放内存，否则会导致内存泄漏//因此，在创建单链表节点后，我们应该在适当的时候使用 free 函数释放节点所占用的内存newnode->data = x;newnode->next = NULL;return newnode;//返回的是一个结点的地址}该函数的作用是创建一个新的单链表节点，并将其初始化为包含数据元素 x 的节点。具体实现过程是通过使用 malloc 函数动态分配内存块，然后将其强制转换为 SLTNode 指针类型，即创建了一个新的节点。然后将该节点的 data 成员设置为 x，next 成员设置为 NULL，最后返回新节点的指针地址。
需要注意的是，在使用 malloc 函数动态分配内存时，需要手动释放内存，否则会导致内存泄漏。因此，在创建单链表节点后，我们应该在适当的时候使用 free 函数释放节点所占用的内存。
2.4单链表尾插
错误代码1:
图解: 
void SLPushBack(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
SLTNode* tail = phead;
while (tail != NULL)
{
tail = tail->next;
}SLTNode* newnode = BuyLTNode(x);
tail = newnode;//这个地方没有链接起来
}
原因:
1.链表没有链接起来
2.出了作用域指针变量销毁，内存泄露
补充一下内存泄露的知识:
如果没有使用free函数释放通过malloc函数分配的内存空间，这些内存空间将一直占用着系统资源，直到程序结束或者操作系统重启。
当程序结束时，操作系统会回收该程序使用的所有内存空间，包括没有通过free函数释放的空间。但是，在程序运行期间，这些没有释放的内存空间会一直占用着系统资源，可能导致系统的内存资源耗尽，从而影响系统的稳定性和性能。
因此，为了避免内存泄漏问题，开发人员需要在程序中显式地使用free函数来释放不再使用的内存空间，以确保系统资源的有效利用。
错误代码2：
void SLPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
void SLPushBack(SLTNode* phead, SLTDataType x);
void TestSList1()
{
SLTNode* plist = NULL;
SLPushFront(&plist,1);
SLPushFront(&plist,2);
SLPushFront(&plist,3);
SLPushFront(&plist,4);SLTPrint(plist);
SLPushBack(plist, 5);//这里传了一级指针
SLTPrint(plist);}
void SLPushBack(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
SLTNode* tail = phead;
while (tail->next!= NULL)
{
tail = tail->next;
}SLTNode* newnode = BuyLTNode(x);
tail->next = newnode;
}
这种情况是先头插然后再尾插，头插每次都需要二级指针，然而尾插需要第一次是传二级指针，后面可以传一级指针，但是参数是统一的，无法实现写两个相同的函数,第一次传一级指针，后面传二级指针。
所以一致传二级指针。
这种情况前提条件是链表不为空，可以直接修改结构体的next，存下新结点的地址。
执行：
错误代码3：
画图:
void SLPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
void SLPushBack(SLTNode* phead, SLTDataType x);void TestSList2()
{
SLTNode* plist = NULL;
SLPushBack(plist, 1);
SLPushBack(plist, 2);
SLTPrint(plist);
}void SLPushBack(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
SLTNode* newnode = BuyLTNode(x);if (phead == NULL)
{
phead = newnode;
}
else
{
SLTNode* tail = phead;
while (tail->next != NULL)
{
tail = tail->next;
}tail->next = newnode;
}
}
输出:
列举了这么多错误案例接下来到正确案例:
void SLPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)void TestSList2(){SLTNode* plist = NULL;SLPushBack(&plist, 1);SLPushBack(&plist, 2);SLPushBack(&plist, 3);SLPushBack(&plist, 4);SLTPrint(plist);}//要让新节点和tail链接起来,一定要去改tail的nextvoid SLPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)//尾插的本质是让上一个结点链接下一个结点{SLTNode* newnode = BuyLTNode(x);// 1、空链表// 2、非空链表if (*pphead == NULL){*pphead = newnode;}else{SLTNode* tail = *pphead;while (tail->next != NULL){tail = tail->next;}tail->next = newnode;}}代码执行:
2.5单链表头插
头插思路:
头插第二个节点思路:
头插的代码可以写成这样
void SLPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x){SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));//使用malloc函数动态分配了一个大小为SLTNode的内存块，//并将其强制转换为 SLTNode 指针类型，即创建了一个新的节点。if (newnode == NULL){perror("malloc fail");return NULL;}//需要注意的是，在使用 malloc 函数动态分配内存时，需要手动释放内存，否则会导致内存泄漏//因此，在创建单链表节点后，我们应该在适当的时候使用 free 函数释放节点所占用的内存newnode->data = x;newnode->next = NULL;//return newnode;//返回的是一个结点的地址newnode->next = *pphead;*pphead = newnode;//将头节点*pphead 更新为新节点的地址，以使新节点成为新的头节点。}但是为了避免创建新节点的程序重复编写,可以利用上面的BuyLTNode(x)函数定义新节点达成简写的目的，也可以头插的函数也可以写成这样:
void SLPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x){SLTNode* newnode = BuyLTNode(x);newnode->next = *pphead;*pphead = newnode;}在
SLPushFront函数中，我们首先调用BuyLTNode(x)函数创建一个新的节点，然后将新节点的next指针指向当前链表头节点，接着将链表头指针指向新节点，从而完成了在链表头部插入新节点的操作。
代码执行:
2.6单链表尾删
错误案例:
方法1:
方法2:
代码实例:
void SLPopBack(SLTNode** pphead){//没有节点(空链表)//暴力检查assert(*pphead);//温柔检查if (*pphead == NULL){return;}//一个节点if ((*pphead)->next == NULL){free(*pphead);*pphead = NULL;}//多个节点else{SLTNode* prev = NULL;SLTNode* tail = *pphead;//找尾//方法一/*while (tail->next){prev = tail;tail = tail->next;}free(tail);prev->next = NULL;*///方法二SLTNode* tail = *pphead;while (tail->next->next){tail = tail->next;}free(tail->next);tail->next = NULL;}}执行:
2.7单链表头删
思路:
void SPopFront(SLTNode** pphead){//没有节点//暴力检查assert(*pphead);//温柔检查if (*pphead == NULL)return;// 一个节点if ((*pphead)->next == NULL){free(*pphead);*pphead = NULL;}//多个节点else{SLTNode* del = *pphead;//相当于一个标记,删掉的标记//写法一//*pphead = del->next;//写法二 *pphead = (*pphead)->next;free(del);}}执行:
2.8单链表查找/修改某个值
使用尾插将1,2,3,4按先后顺序分别插入链表中，接着找到链表中值为3的元素，并把其改为30(可以通过定义结构体类型的指针访问data为3的结点,并直接通过pos->next=30修改)
注意:直接在main函数内定义一个test函数修改值即可,不必另定义新函数。
SLTNode* STFind(SLTNode* phead, SLTDataType x){//assert(phead);SLTNode* cur = phead;while (cur){if (cur->data == x){return cur;}cur = cur->next;}return NULL;}执行:
2.9单链表在pos之前插入
思路:
void SLInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x){assert(pphead);//&plistassert(pos);//assert(*pphead);//一个节点if (*pphead == NULL){SLPushFront(pphead, x);}else//多个节点{SLTNode* prev = *pphead;while (prev->next != pos){prev = prev->next;}SLTNode* newnode = BuyLTNode(x);prev->next = newnode;newnode->next = pos;}}执行:
2.10单链表在pos之后插入
思路:
void SLInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x){assert(pos);SLTNode* newnode = BuyLTNode(x);newnode->next = pos->next;pos->next = newnode;}
2.11单链表删除pos的值
思路:
void SLErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos){assert(pphead);assert(pos);if (pos == *pphead){SLPopFront(pphead);}else{SLTNode* prev = *pphead;while (prev->next!=pos){prev = prev->next;}prev->next = pos->next;free(pos);}}
2.12单链表删除pos之后的值
思路:
void SLEraseAfter(SLTNode* pos){assert(pos);SLTNode* next= pos->next;pos->next = next->next;free(next);}
三.案例函数实现
3.1测试
void TestSList1() {SLTNode* plist = NULL;SLPushFront(&plist,1);SLPushFront(&plist,2);SLPushFront(&plist,3);SLPushFront(&plist,4);SLTPrint(plist);SLPushBack(plist, 5);SLTPrint(plist);}3.2头插
void TestSList2(){SLTNode* plist = NULL;SLPushFront(&plist, 1);SLPushFront(&plist, 2);SLPushFront(&plist, 3);SLPushFront(&plist, 4);SLTPrint(plist);SLPushBack(&plist, 5);SLTPrint(plist);}3.3尾插
void TestSList3(){SLTNode* plist = NULL;SLPushBack(&plist, 1);SLTPrint(plist);SLPushBack(&plist, 2);SLTPrint(plist);SLPushBack(&plist, 3);SLTPrint(plist);SLPushBack(&plist, 4);SLTPrint(plist);}3.4头删
void TestSList4(){SLTNode* plist = NULL;SLPushBack(&plist, 1);SLPushBack(&plist, 2);SLPushBack(&plist, 3);SLPushBack(&plist, 4);SLTPrint(plist);//头删SLPopFront(&plist);SLTPrint(plist);SLPopFront(&plist);SLTPrint(plist);SLPopFront(&plist);SLTPrint(plist);SLPopFront(&plist);SLTPrint(plist);}3.5尾删
void TestSList5(){SLTNode* plist = NULL;SLPushBack(&plist, 1);SLPushBack(&plist, 2);SLPushBack(&plist, 3);SLPushBack(&plist, 4);SLTPrint(plist);SLPopBack(&plist);SLTPrint(plist);SLPopBack(&plist);SLTPrint(plist);SLPopBack(&plist);SLTPrint(plist);}3.6查找/修改某值
void TestSList6(){SLTNode* plist = NULL;SLPushBack(&plist, 1);SLPushBack(&plist, 2);SLPushBack(&plist, 3);SLPushBack(&plist, 4);SLTPrint(plist);SLTNode* pos = STFind(plist,3);if (pos)pos->data = 30;SLTPrint(plist);}3.7在pos之前插入
void TestSList7()//pos之前插入 {SLTNode* plist = NULL;SLPushBack(&plist, 1);SLPushBack(&plist, 2);SLPushBack(&plist, 3);SLPushBack(&plist, 4);SLTPrint(plist);SLTNode* pos = STFind(plist,3);if (pos){SLInsert(&plist, pos, 30);}SLTPrint(plist);}3.8在pos之后插入
void TestSList8()//pos之后插入 {SLTNode* plist = NULL;SLPushBack(&plist, 1);SLPushBack(&plist, 2);SLPushBack(&plist, 3);SLPushBack(&plist, 4);SLTPrint(plist);SLTNode* pos = STFind(plist, 3);if (pos){SLInsertAfter(pos, 50);}SLTPrint(plist);}3.9删除pos位置的值
void TestSList9() {SLTNode* plist = NULL;SLPushBack(&plist, 1);SLPushBack(&plist, 2);SLPushBack(&plist, 3);SLPushBack(&plist, 4);SLTPrint(plist);SLTNode* pos = STFind(plist, 3);if (pos){SLErase(&plist,pos);}SLTPrint(plist);}3.10删除pos之后的值
void TestSList10() {SLTNode* plist = NULL;SLPushBack(&plist, 1);SLPushBack(&plist, 2);SLPushBack(&plist, 3);SLPushBack(&plist, 4);SLPushBack(&plist, 5);SLTPrint(plist);SLTNode* pos = STFind(plist, 2);if (pos){SLEraseAfter(pos);}SLTPrint(plist);}本章完，如有错误欢迎各位大佬指点，感谢你的来访。