C语言之旅：探索单链表

一、前言

二、实现链表的功能：

打印

创建节点

尾插

尾删

头插

头删

查找

在指定位置之前插入数据

指定位置删除

在指定位置之后插入数据

打印

销毁

三、全部源码：

四、结语

一、前言

链表是一个强大且基础的数据结构。对于很多初学者来说，链表可能是一个令人望而生畏的主题，因为它涉及到了动态内存分配和指针操作等较为高级的概念。但是，一旦你掌握了链表的基本概念和操作，你会发现它在很多实际应用中都有着广泛的应用。

今天，我们就从C语言的角度，来探索一下单链表的基本概念和实现方法。在接下来的篇幅中，我将带你逐步构建一个单链表的简单实现，并解释其中的关键概念和代码逻辑。

首先，我们需要明确什么是单链表。单链表是一种线性数据结构，它的元素（在C语言中通常称为节点）按照线性的顺序排列，但每个节点并不是在内存中连续存储的。相反，每个节点都包含两个部分：一个是数据域（用于存储实际的数据），另一个是指针域（用于指向下一个节点）。通过这种方式，我们可以将多个节点连接起来，形成一个链状的数据结构。

单链表的定义：

typedef int SLTDataType;
typedef struct SListNode
{SLTDataType data;struct SListNode* next;//
}SLTNode;

二、实现链表的功能：

//打印
void SLTPrint(SLTNode* phead);//头部插入删除/尾部插入删除
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
void SLTPopBack(SLTNode** pphead);
void SLTPopFront(SLTNode** pphead);//查找
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x);
//在指定位置之前插入数据
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x);
//删除pos节点
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos);
//在指定位置之后插入数据
void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x);
//删除pos之后的节点
void SLTEraseAfter(SLTNode* pos);
//销毁链表
void SListDesTroy(SLTNode** pphead);

打印

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

创建节点

SLTNode* SLTBuyNode(SLTDataType x) 
{SLTNode* newNode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));if (newNode == NULL) {perror("malloc fail!");exit(1);}newNode->data = x;newNode->next = NULL;return newNode;
}

尾插

void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x) 
{SLTNode* newNode = SLTBuyNode(x);// 如果链表为空，直接让头指针指向新节点  if (*pphead == NULL) {*pphead = newNode;return;}// 否则，找到链表尾部并插入新节点  SLTNode* current = *pphead;while (current->next != NULL){current = current->next;}current->next = newNode;
}

尾删

//尾删
void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{assert(pphead && *pphead);SLTNode* prev = NULL;SLTNode* current = *pphead;while (current->next != NULL){prev = current;current = current->next;}free(current);if (prev == NULL){*pphead = NULL;}else{prev->next = NULL;}
}

1. 首先，检查传入的二级指针和其指向的头指针是否为空，以确保链表存在。
2. 接着，定义了两个指针prev和current，用于遍历链表并找到尾节点。
在循环中，prev总是指向current的前一个节点，而current则遍历链表直到找到尾节点（即current->next为NULL的节点）。
3. 找到尾节点后，释放其内存。
4. 最后，根据prev是否为空来判断链表是否只有一个节点。如果是，则将头指针置为NULL；否则，将prev的next指针置为NULL，完成尾节点的删除。

头插

//头插
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{assert(pphead);SLTNode* newNode = SLTBuyNode(x);newNode->next = *pphead;*pphead = newNode;}

我们首先通过断言确保传入的二级指针pphead不为空。接着，我们调用SLTBuyNode函数来根据给定的数据x创建一个新的节点newNode。然后，我们将新节点的next指针设置为当前的头节点*pphead，这样新节点就连接到了链表的开始位置。最后，我们更新头指针*pphead，使其指向新节点，从而完成了在链表头部插入新节点的操作。

头删

//头删
void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{assert(pphead && *pphead);SLTNode* tmp = (*pphead)->next;free(*pphead);*pphead=tmp;
}

定义一个临时指针tmp，让它指向当前头节点的下一个节点。接着，我们释放当前头节点的内存。最后，我们更新头指针*pphead，使其指向tmp，从而完成了头节点的删除操作。如果链表原本只有一个节点，那么删除后头指针*pphead将被设置为NULL，表示链表为空。

查找

SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{SLTNode* pcur = phead;while (pcur != NULL){if (pcur->data == x){return pcur;}pcur = pcur->next;}return NULL;
}

使用一个指针pcur来遍历链表，从头节点开始，逐个检查每个节点的数据是否与要查找的数据x相等。如果找到了匹配的节点，就返回该节点的指针；如果遍历完整个链表都没有找到匹配的节点，则返回NULL表示未找到。

在指定位置之前插入数据

void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{assert(pphead && *pphead);assert(pos);SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);if (pos == *pphead){SLTPushFront(pphead, x);}else{// 找到pos节点的前一个节点  SLTNode* prev = *pphead;while (prev->next != pos){prev = prev->next;}// 在pos之前插入新节点  newnode->next = pos;prev->next = newnode;}
}

指定位置删除

void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{assert(pphead && *pphead);assert(pos);if (pos == *pphead){*pphead = pos->next;}else{SLTNode* prev = *pphead;while (prev->next != pos)// 遍历链表，找到要删除节点的前一个节点{prev = prev->next;}prev->next = pos->next;}}

在指定位置之后插入数据

//在指定位置之后插入数据
void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x)
{assert(pos);SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);newnode->next = pos->next;pos->next = newnode;}

设置新节点的next指针指向pos的下一个节点。最后，它将pos的next指针指向新节点，从而将新节点插入到pos之后。

打印

//打印
void SLPrint(SL* ps)
{for (int i = 0; i < ps->size; i++) {printf("%d ", ps->arr[i]);}printf("\n");
}

销毁

//销毁
void SListDesTroy(SLTNode** pphead)
{assert(pphead && *pphead);SLTNode* pcur = *pphead;while (pcur != NULL){SLTNode* next = pcur->next;free(pcur);pcur = next;}*pphead = NULL;
}

三、全部源码：

// 打印链表
void SLTPrint(SLTNode* phead)
{SLTNode* pucr = phead;while (pucr != NULL){printf("%d->", pucr->data);pucr = pucr->next;}printf("NULL\n");
}
//初始化
SLTNode* SLTBuyNode(SLTDataType x) 
{SLTNode* newNode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));if (newNode == NULL) {perror("malloc fail!");exit(1);}newNode->data = x;newNode->next = NULL;return newNode;
}
// 尾部插入  
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x) 
{SLTNode* newNode = SLTBuyNode(x);// 如果链表为空，直接让头指针指向新节点  if (*pphead == NULL) {*pphead = newNode;return;}// 否则，找到链表尾部并插入新节点  SLTNode* current = *pphead;while (current->next != NULL){current = current->next;}current->next = newNode;
}
//尾删
void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{assert(pphead && *pphead);SLTNode* prev = NULL;SLTNode* current = *pphead;while (current->next != NULL){prev = current;current = current->next;}free(current);if (prev == NULL){*pphead = NULL;}else{prev->next = NULL;}
}//头插
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{assert(pphead);SLTNode* newNode = SLTBuyNode(x);newNode->next = *pphead;*pphead = newNode;}
//头删
void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{assert(pphead && *pphead);SLTNode* tmp = (*pphead)->next;free(*pphead);*pphead=tmp;
}
//查找
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{SLTNode* pcur = phead;while (pcur != NULL){if (pcur->data == x){return pcur;}pcur = pcur->next;}return NULL;
}
//在指定位置之前插入数据
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{assert(pphead && *pphead);assert(pos);SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);if (pos == *pphead){SLTPushFront(pphead, x);}else{// 找到pos节点的前一个节点  SLTNode* prev = *pphead;while (prev->next != pos){prev = prev->next;}// 在pos之前插入新节点  newnode->next = pos;prev->next = newnode;}
}
//删除pos节点
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{assert(pphead && *pphead);assert(pos);if (pos == *pphead){*pphead = pos->next;}else{SLTNode* prev = *pphead;while (prev->next != pos){prev = prev->next;}prev->next = pos->next;}}
//在指定位置之后插入数据
void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x)
{assert(pos);SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);newnode->next = pos->next;pos->next = newnode;}//删除pos之后的节点
void SLTEraseAfter(SLTNode* pos)
{assert(pos&&pos->next);SLTNode* del = pos->next;pos->next = del->next;free(del);del = NULL;	}
//销毁链表
void SListDesTroy(SLTNode** pphead)
{assert(pphead && *pphead);SLTNode* pcur = *pphead;while (pcur != NULL){SLTNode* next = pcur->next;free(pcur);pcur = next;}*pphead = NULL;
}