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C語言?超詳細介紹與實現線性表中的無頭單向非循環鏈表_C 語言

作者：李逢溪 ? 更新時間： 2022-06-01 編程語言

一、本章重點

  • 無頭單向非循環鏈表介紹
  • 無頭單向非循環鏈表常用接口實現
  • 在線oj訓練

二、鏈表介紹

概念：鏈表是一種物理存儲結構上非連續、非順序的存儲結構，數據元素的邏輯順序是通過鏈表 中的指針鏈接次序實現的。

簡單的說：鏈表就是一些結構體相互關聯起來，而關聯的手段就是指針，通過存儲下一個結構體的地址，就能挨個訪問存在結構體里的數據。

相比于順序表來說。鏈表能夠解決順序表的一些缺點。

  • 從內存角度來說：無論是靜態順序表還是動態順序表都會有一定的內存浪費，鏈表則是用一個節點申請一個節點，無內存浪費。
  • 從效率角度上來說：順序表不管是頭插還是中間插入與刪除都要移動數據，時間復雜度是O（N）。而鏈表則只要改變指針指向即可達到插入和刪除的效果。

實際中要實現的鏈表的結構非常多樣，以下情況組合起來就有8種鏈表結構：

1. 單向、雙向

2. 帶頭、不帶頭

3. 循環、非循環

帶頭：

存在一個哨兵位的節點，該節點不存儲任何有效數據，屬于無效節點，但通過這個無效節點當頭節點讓我們在某些方面使用會有一些優勢。

比如，你頭插新節點時，不需要傳二級指針，因為我們的頭節點始終指向這個無效節點。

帶頭單向非循環鏈表

雙向：

指的是節點中不再只有一個指針，而是有兩個指針，一個指向前一個節點，另一個指向后一個節點。

無頭雙向非循環鏈表

循環：

尾指針不再指向NULL，而是指向頭節點。?

無頭單向循環鏈表

三、無頭單向非循環鏈表常用接口實現

3.1動態申請一個節點

SLTNode* BuySListNode(SLDataType x)
{
	SLTNode* newnode = malloc(sizeof(SLTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		printf("malloc fail\n");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}

3.2單鏈表打印

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

3.3單鏈表尾插

void SListPushBack(SLTNode** pphead, SLDataType x)
{
	if (*pphead==NULL)
	{
		*pphead = BuySListNode(x);
		return;
	}
	else
	{
		SLTNode* tail;
		tail = *pphead;
		while (tail->next)
		{
			tail = tail->next;
		}
		tail->next = BuySListNode(x);
		return;
	}
}

3.4單鏈表的頭插

void SListPushFront(SLTNode** pphead, SLDataType x)
{
	SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}

3.5單鏈表的尾刪

void SListPopBack(SLTNode** pphead)
{
	if (*pphead == NULL)
	{
		return;
	}
	else if((*pphead)->next==NULL)
	{
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		SLTNode* prev = NULL;
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next)
		{
			prev = tail;
			tail = tail->next;
		}
		free(tail);
		prev->next = NULL;
	}
}

3.6單鏈表頭刪

void SListPopFront(SLTNode** pphead)
{
	if (*pphead == NULL)
	{
		return;
	}
	else
	{
		SLTNode* temp = *pphead;
		(*pphead) = (*pphead)->next;
		free(temp);
	}
}

3.7單鏈表查找

SLTNode* SListSearch(SLTNode* phead, SLDataType x)
{
	while (phead)
	{
		if (phead->data == x)
		{
			return phead;
		}
		phead = phead->next;
	}
	return NULL;
}

3.8單鏈表在pos位置之前插入x

void SListInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLDataType x)
{
	SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
	if (*pphead == NULL)
	{
		return;
	}
	else if(*pphead==pos)
	{
		newnode->next = pos;
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		SLTNode* cur = *pphead;
		while (cur->next != pos)
		{
			cur = cur->next;
		}
		newnode->next = pos;
		cur->next = newnode;
	}
}

3.9單鏈表刪除pos位置的節點

void SListErase(SLTNode** phead, SLTNode* pos)
{
	if (*phead == NULL)
	{
		return;
	}
	else if (*phead == pos)
	{
		*phead == NULL;
	}
	else
	{
		SLTNode* cur = *phead;
		while (cur->next != pos)
		{
			cur = cur->next;
		}
		cur->next = pos->next;
		free(pos);
	}
}

四、在線oj訓練

4.1移除鏈表元素（力扣）

給你一個鏈表的頭節點?head?和一個整數?val?，請你刪除鏈表中所有滿足?Node.val == val?的節點，并返回?新的頭節點?。

輸入：head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6

輸出：[1,2,3,4,5]

輸入：head = [7,7,7,7], val = 7

輸出：[]

?思路：

前后指針（跟班指針），初始轉態prev指向NULL，cur指向head，如果出現cur->val==val.

就進行刪除，刪除步驟為prev->next==cur->next;cur=cur->next。迭代過程為：prev=cur,cur==cur->next。

特殊情況，如果要刪除的val為頭節點，則刪除步驟為head=cur->next;free(cur);cur=head。

代碼參考：

typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val)
{
    ListNode* cur=head;
    ListNode* prev=NULL;
    while(cur)
    {
        if(cur->val==val)
        {
            if(cur==head)
            {
                head=cur->next;
                free(cur);
                cur=head;
            }
            else
            {
                 prev->next=cur->next;
                 cur=cur->next;
            }
        }
        else
        {
            prev=cur;
            cur=cur->next;
        }
    }
    return head;
}

4.2反轉單鏈表（力扣）

給你單鏈表的頭節點?head?，請你反轉鏈表，并返回反轉后的鏈表。

輸入：head = [1,2,3,4,5]

輸出：[5,4,3,2,1]

輸入：head = []

輸出：[]

這里提供一個頭插思路：newhead=NULL,將head中的數據從左到右依次頭插至newhead鏈表中。

typedef struct ListNode ListNode; 
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head)
{
    ListNode* newhead=NULL;
    ListNode* cur=head;
    if(cur==NULL)
    {
        return cur;
    }
    ListNode* next=cur->next;
    while(cur)
    {
        cur->next=newhead;
        newhead=cur;
        cur=next;
        if(next)
        next=next->next;
    }
    return newhead;
}

注意:結束條件是cur==NULL;此時如果next往后走，next=next->next;會出現NULL解引用的問題。

其次要考慮cur==NULL的問題，不然ListNode* next=cur->next也是對空指針解引用。

其實可以化簡為：

struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head)
{
    struct ListNode* cur = head;
    struct ListNode* newhead = NULL;
    while(cur)
    {
       struct ListNode* next = cur->next;
        cur->next = newhead;
        newhead = cur;
        cur = next; 
    }
    return newhead;
}

原文鏈接：https://blog.csdn.net/m0_62171658/article/details/123300104

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