C语言中单链表的基本操作(创建、销毁、增删查改等)

安河桥畔 2023-03-20 我要评论

链表分类

链表主要有下面三种分类方法：

单向或者双向
带头或者不带头
循环或者非循环综合来看链表有八种类型，本文主要针对的是不带头节点的非循环单链表。

单链表的介绍

typedef struct SListNode
{
	DataType data;//数据域
	struct SListNode *next;//结构体指针，指向下一个节点
}SListNode;//类型别名

如图

链表的每一个节点由数据域和指针域构成，数据域存放数据，指针域中的指针指向下一个节点。

plist表示链表的指针，指向链表的第一个节点，最后一个节点的指针为空。

单链表的基本操作

创建

创建单链表有几点需注意：

链表与顺序表的区别是，顺序表是物理空间上连续的，而链表只在逻辑上连续，所以链表申请空间时是使用一个申请一个，顺序表则是一次申请一段空间，空间不足时进行扩容。
如果在栈上申请空间，在函数调用结束后会释放，所以需要在堆区申请空间。
每次申请一个节点都要存入数据，所以链表总是满的，而顺序表则可能有一段空间没有利用。
函数的返回值是指向节点的结构体类型的指针

SListNode* BuySListNode(DataType x)
{
	SListNode* plist = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (plist == NULL)
	{
		return NULL;//判断是否申请成功
	}
	plist->data = x;
	plist->next = NULL;
	return plist;
}

打印

遍历链表，进行打印

void SListPrint(SListNode* plist)
{
	assert(plist);
	SListNode* cur = plist;
	while (cur)
	{
		printf("%d-->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

尾插

尾插的操作步骤：

若链表为空，*pplist指向新插入的节点
链表不为空则遍历链表，找到最后一个节点
令最后一个节点的next指向新插入的节点
新插入的节点next指向NULL

注意事项：

因为插入元素要改变原链表中指针的指向，故传参时要传入二级指针。
assert(pplist)是判断链表是否存在，因为pplist是指向链表的指针的地址，若pplist为空，说明链表的地址不存在，即链表不存在；而如果(*pplist)为空，表示的是该链表是空链表。

void SListPushBack(SListNode** pplist, DataType x)
{
	//改变指针指向，参数传二级指针
	assert(pplist);//判断链表是否存在,与链表是否为空不同
	//1.若链表为空，*pplist指向插入的节点
	if (*pplist == NULL)
	{
		*pplist = BuySListNode(x);
	}
	else {
		//2.链表不为空，指针移动到链表最后一个节点，其next指向插入的节点
		SListNode* cur = *pplist;
		while (cur->next)
		{
			cur = cur->next;//cur的next为空时，cur指向最后一个节点
		}
		cur->next = BuySListNode(x);
	}
}

头插

头插操作顺序：

申请一个新节点
新节点的next指向原来的第一个节点，即*pplist
改变*pplist指向，使其指向新增的节点

进行头插时，要注意各个步骤的顺序，如果直接令*pplist指向了新增的的节点，会导致原有的第一个节点无法找；另外，链表为空时的操作方法与链表非空时代码可以合并，不用再分开写各种情况。

void SListPushFront(SListNode** pplist, DataType x)
{
	assert(pplist);
	//if (NULL == *pplist)
	//{
	//	//链表为空
	//	*pplist = BuySListNode(x);
	//}
	//else
	//{
	//	SListNode* temp = *pplist;//temp指向链表原来的第一个节点
	//	*pplist = BuySListNode(x);//plist指向新增的节点
	//	(*pplist)->next = temp;//新增的节点指向原来的第一个节点
	//}
	//上面两种情况代码可以合并
	SListNode* node = BuySListNode(x);//申请一个新节点
	node->next = *pplist;//新增的节点的next指向原来的第一个节点
	*pplist = node;//*pplist指向新增的节点
}

尾删

尾删步骤：

判断链表是否为空或只有一个结点
遍历找到最后一个节点的前驱结点prev
令prev的next指向NULL
释放原来最后一个节点申请的空间

注意事项：

区分链表为空、单个结点、多个结点各种情况
不能找到最后一个节点并将其置空，而是要找到其前驱节点，断开与最后一个节点的连接
删除节点后要释放空间，避免内存泄漏

void SListPopBack(SListNode** pplist)
{
	assert(pplist);
	//1.链表为空
	if (NULL== *pplist)
	{
		return;
	}
	//2.链表只有一个元素
	else if (NULL == (*pplist)->next)
	{
		free(*pplist);
		*pplist = NULL;
	}
	//3.链表有多个元素
	else
	{
		SListNode* prev = NULL; 
		SListNode* cur = *pplist;
		while (cur->next)
		{
			prev = cur;
			cur = cur->next;//循环结束时cur指向最后一个节点
		}
		//cur= NULL;//这里不能写cur=NULL,需要找到cur的前一个节点，将其next置空\
		否则前一个结点的next依然指向原来的最后一个节点
		prev->next = NULL;//prev成为最后一个节点
		free(cur);//释放原来最后一个节点的空间
	}

头删

头删的操作步骤：

保存第一个节点的指针信息
令*pplist指向第二个节点
释放原来的第一个节点的空间

同样的，头删也要注意保存原来第一个节点的位置，否则*pplist指向改变后，原来的第一个节点就找不到了，会无法释放空间造成内存泄漏。

void SListPopFront(SListNode** pplist)
{
	assert(pplist);
	//1.单链表为空
	if (NULL == *pplist)
	{
		return;
	}
	2.单链表有一个节点
	//else if (NULL == (*pplist)->next)
	//{
	//	*pplist = NULL;//删除后链表为空
	//}
	3.单链表有多个节点
	//else
	//{
	//*pplist= (*pplist)->next;
	//}
	
	//两种情况可以合并，只有一个节点时，*pplist的next为空
	else
	{
		SListNode* delNode = *pplist;
		*pplist = delNode->next;
		free(delNode);//释放删除节点的空间
	}
}

查找

用于查找某一元素是否存在于链表中，若存在则返回其第一次出现在链表中的位置，不存在则返回NULL。

遍历时注意循环条件。

SListNode* SListFind(SListNode* plist, DataType x)
{
	SListNode* cur = plist;
	while (cur)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		else
		{
			cur = cur->next;
		}
	}
	return	NULL;
}

任意位置插入

pos节点后插入的步骤：

申请一个新的节点
新增节点的next指向原pos的next
pos的next指向新增的节点

注意事项

任意位置的插入操作只能在给定节点的后面插入，前面的节点无法同通过给出的节点找到。
要注意插入的操作顺序，否则原来链表pos后的节点可能会找不到

void SListInsertAfter(SListNode* pos, DataType x)
{
	assert(pos);//指针合法性校验
	SListNode* newNode = BuySListNode(x);
	newNode->next = pos->next;
	pos->next = newNode;
}

任意位置删除

与任意位置的插入相同，只能删除给定节点pos后面的节点

void SListDeleteAfter(SListNode* pos)
{
	assert(pos);
	 //1.链表有一个节点
	if (NULL == pos->next)
	{
		return;
	}
	//2.链表有多个节点
	else
	{
		SListNode* temp = pos->next;
		pos->next = temp->next;
		free(temp);
	}
}

销毁

链表的销毁，遍历一遍，逐个释放空间

void SListDestroy(SListNode** pplist)
{
	assert(pplist);//链表是否存在
	//1.链表为空
	if (NULL == *pplist)
	{
		return;
	}
	else
	{
		SListNode* cur = NULL;
		while (*pplist)
		{
			cur = *pplist;
			*pplist = (*pplist)->next;
			free(cur);
		}
	}
}

完整代码

work.h

头文件包含，函数声明，定义结构体

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<Windows.h> 
#include<assert.h>
#include<assert.h>

typedef int DataType;
typedef struct SListNode
{
	DataType data;//数据域
	struct SListNode *next;//结构体指针，指向下一个节点
}SListNode;//类型别名

//函数声明
SListNode* BuySListNode(DataType x);//节点申请
void SListPrint(SListNode* pst);//单链表遍历打印
void SListPushBack(SListNode** pplist, DataType x);//单链表尾插
void SListPushFront(SListNode** pplist, DataType x);//单链表头插
void SListPopBack(SListNode** pplist);//单链表尾删
void SListPopFront(SListNode** pplist);//单链表头删
SListNode* SListFind(SListNode* plist, DataType x);//单链表查找
void SListInsertAfter(SListNode* pos, DataType x);//pos后位置的插入
void SListDeleteAfter(SListNode* pos);//pos后位置的删除
void SListDestroy(SListNode** pplist);//释放链表空间

work.c

各操作函数的具体实现

#include"work.h"

//链表与顺序表的区别是，顺序表是物理空间上连续的
//而链表只在逻辑上连续，所以链表申请空间时是使用一个申请一个
//顺序表则是一次申请一段空间
SListNode* BuySListNode(DataType x)
{
	//若在栈申请内存函数调用结束后会释放，所以使用动态申请
	SListNode* plist = (SListNode*)malloc(sizeof(SListNode));
	if (plist == NULL)
	{
		return NULL;//判断是否申请成功
	}
	plist->data = x;
	plist->next = NULL;
	return plist;
}

void SListPrint(SListNode* plist)
{
	assert(plist);
	SListNode* cur = plist;
	while (cur)
	{
		printf("%d-->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

//尾插法
void SListPushBack(SListNode** pplist, DataType x)
{
	//改变指针指向，参数传二级指针
	assert(pplist);//判断链表是否存在,与链表是否为空不同

	//1.若链表为空，*pplist指向插入的节点
	if (*pplist == NULL)
	{
		*pplist = BuySListNode(x);
	}
	else {
		//2.链表不为空，指针移动到链表最后一个节点，其next指向插入的节点
		SListNode* cur = *pplist;
		while (cur->next)
		{
			cur = cur->next;//cur的next为空时，cur指向最后一个节点
		}
		cur->next = BuySListNode(x);
	}
}

//头插法
void SListPushFront(SListNode** pplist, DataType x)
{
	assert(pplist);
	//if (NULL == *pplist)
	//{
	//	//链表为空
	//	*pplist = BuySListNode(x);
	//}
	//else
	//{
	//	SListNode* temp = *pplist;//temp指向链表原来的第一个节点
	//	*pplist = BuySListNode(x);//plist指向新增的节点
	//	(*pplist)->next = temp;//新增的节点指向原来的第一个节点
	//}

	//链表为空的情况可以和不为空合并
	SListNode* node = BuySListNode(x);//申请一个新节点
	node->next = *pplist;//新增的节点的next指向原来的第一个节点
	*pplist = node;//*pplist指向新增的节点

}

//尾删法？
void SListPopBack(SListNode** pplist)
{
	assert(pplist);

	//1.链表为空
	if (NULL== *pplist)
	{
		return;
	}
	//2.链表只有一个元素
	else if (NULL == (*pplist)->next)
	{
		free(*pplist);
		*pplist = NULL;
	}
	//3.链表有多个元素
	else
	{
		SListNode* prev = NULL; 
		SListNode* cur = *pplist;
		while (cur->next)
		{
			prev = cur;
			cur = cur->next;//循环结束时cur指向最后一个节点
		}
		//cur= NULL;//这里不能写cur=NULL,需要找到cur的前一个节点，将其next置空\
		否则前一个结点的next依然指向原来的最后一个节点
		prev->next = NULL;//prev最后一个节点
		free(cur);//释放原来最后一个节点的空间
	}
}

//头删
void SListPopFront(SListNode** pplist)
{
	assert(pplist);
	//1.单链表为空
	if (NULL == *pplist)
	{
		return;
	}
	2.单链表有一个节点
	//else if (NULL == (*pplist)->next)
	//{
	//	*pplist = NULL;//删除后链表为空
	//}
	3.单链表有多个节点
	//else
	//{
	//*pplist= (*pplist)->next;
	//}
	
	//两种情况可以合并，只有一个节点时，*pplist的next为空
	else
	{
		SListNode* delNode = *pplist;
		*pplist = delNode->next;
		free(delNode);//释放删除节点的空间
	}
}

//单链表查找
SListNode* SListFind(SListNode* plist, DataType x)
{
	SListNode* cur = plist;
	while (cur)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		else
		{
			cur = cur->next;
		}
	}
	return	NULL;
	
}
//任意位置的插入
//只能在pos的后面插入
void SListInsertAfter(SListNode* pos, DataType x)
{
	assert(pos);//指针合法性校验
	SListNode* newNode = BuySListNode(x);
	newNode->next = pos->next;
	pos->next = newNode;
}
		

//任意位置的删除
//只能删除给定的pos后面的节点
void SListDeleteAfter(SListNode* pos)
{
	assert(pos);
	 //1.链表有一个节点
	if (NULL == pos->next)
	{
		return;
	}
	//2.链表有多个节点
	else
	{
		SListNode* temp = pos->next;
		pos->next = temp->next;
		free(temp);
	}
}

// 链表空间释放
void SListDestroy(SListNode** pplist)
{
	assert(pplist);//链表是否存在
	//1.链表为空
	if (NULL == *pplist)
	{
		return;
	}
	else
	{
		SListNode* cur = NULL;
		while (*pplist)
		{
			cur = *pplist;
			*pplist = (*pplist)->next;
			free(cur);
		}
	}
}

main.c

程序入口，测试用例

#include"work.h"
void Test()
{
	SListNode* node = NULL;//定义一个结构体指针
	//尾插法插入五个节点
	SListPushBack(&node, 1);
	SListPushBack(&node, 2);
	SListPushBack(&node, 3);
	SListPushBack(&node, 4);
	SListPushBack(&node, 5);
	SListPrint(node);//遍历打印
	SListPushFront(&node, 0);//头插一个节点
	SListPrint(node);//遍历打印
	SListPopBack(&node);//尾删最后一个节点
	SListPrint(node);//遍历打印
	SListPopFront(&node);//头删第一个节点
	SListPrint(node);//遍历打印
	printf("%p\n",  SListFind(node, 4));//查找3在链表中的位置
	printf("%p\n",  SListFind(node, 99));//查找99在链表中的位置
	SListInsertAfter(SListFind(node, 4), 99);//4后面插入一个节点99
	SListPrint(node);//遍历打印
	SListDeleteAfter(SListFind(node, 4));//删除4的下一个节点
	SListPrint(node);//遍历打印
}

int main()
{
	Test();
	system("pause");
	return 0;
}

总结

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持。