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前言

        在介绍完复杂度以后，接下来就是数据结构的学习了，先从最简单的线性表入手，本文是基于C语言实现的。

        本文就来分享一波作者对数据结构单链表的学习心得与见解。本篇属于第二篇，主要介绍线性表的单链表的一些内容，一篇还讲不完，下篇接着讲。

        笔者水平有限，难免存在纰漏，欢迎指正交流。

链表简介

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。

实际中链表的结构非常多样：

单向或者双向
带头或者不带头
循环或者非循环

虽然有这么多的链表的结构，但是我们实际中最常用还是两种结构：

无头单向非循环链表：结构简单，一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为其他数据结构的子结构，如哈希桶、图的邻接表等等。另外这种结构在笔试面试中出现很多。
带头双向循环链表：结构最复杂，一般用在单独存储数据。实际中使用的链表数据结构，都是带头双向循环链表。另外这个结构虽然结构复杂，但是使用代码实现以后会发现结构会带来很多优势，实现反而简单了。

单链表

单链表顾名思义就是单向的链表，链表与顺序表不同，链表在物理结构上是松散无序的，链表的基本组成单元我们称为结点，一个结点包括了数据和下一个结点的地址，通过指针就能把各个结点串联起来了。

结点的声明

声明一个结构体作为结点模板，包括数据和下一个结点指针。这里的命名仅供参考，个人风格明显，实际上能够准确表达意思即可。

 typedef int SLLDataType;
 typedef struct SLinkListNode
 {
     SLLDataType data;
     struct SLinkListNode* next;
 }SLLNode;

单链表的初始状态就是一个指向NULL的头指针，还未链接任何结点，所以压根就不需要所谓的初始化函数，不过销毁函数还是需要的，毕竟有可能链接了结点，而结点是动态开辟的，需要释放。

创建结点

我们要创建链表并进行各种操作，首先得创建结点，因为结点是链表的基本组成单位。由于创建结点这一行为在各种操作中可能会被广泛使用，我们不妨封装成一个函数。那好，结点能是临时的吗？不能，所以我们要把结点创建在堆区上，使用malloc开辟动态内存，把地址交给一个指针，再把这个指针保管的地址返回，返回这一步很重要！注意判断结点是否开辟成功，不成功的话也就搞不下去了，直接exit退出程序。在返回结点指针之前，先通过指针把结点初始化，其中的next指针得置为NULL。

 SLLNode* CreateSLLNode(SLLDataType data)
 {
     SLLNode* node = (SLLNode*)malloc(sizeof(SLLNode));
     if (node == NULL)
     {
         perror("malloc fail");
         exit(-1);
     }
 
     node->data = data;
     node->next = NULL;
 
     return node;
 }

单链表头插

与顺序表相比，单链表又是如何头插的呢？需要移动后面的数据吗？不需要，前面说过，链表的逻辑顺序是由指针链接实现的，也就是说，要把结点头插入链表，只需要改变指针链接的关系即可。

我们先来看一个问题：头插函数的形参应该如何设计？是传入SLLNode*类型的吗？我们创建单链表，首先会定义一个指向SLLNode类型的指针pList也就是头指针，然后根据需要传入这个pList的值或地址。地址？为什么要传指针的地址呢？

不知道读者的函数章节学的如何，我们知道，在函数传参时，形参是实参的一份临时拷贝，仅改变形参的值并不会影响实参，那如何通过形参来修改实参呢？那就把传值调用改成传址调用，把实参的地址传给形参，然后解引用形参就可以得到并改变实参的值。

现在知道为什么要传入指针的地址了吗？因为我们要获取并修改这个指针的内容。那形参就要设计一个指针的指针类型也就是二级指针——SLLNode**。还有一件事，这个二级指针能不能为NULL？不能，因为它要接收的是头指针的地址，那么正常情况下传入头指针的地址会是NULL吗？绝对不会，那要是传入NULL了怎么说？那肯定就是传入出错，所以要及时检测出来，就用assert(ppHead) 来检测。

为什么说要修改这个指针的内容呢？你想啊，要在头部插入一个结点，而头指针就是指向第一个结点的，插入就要改变指向关系，让头指针pList指向新插入的结点，所以要改变头指针。

那好了，讲了这么一大堆，到底怎么实现函数呢？

先创建新结点，这一步可以直接复用CreateSLLNode函数，再改变指向关系，那头指针就肯定得指向新结点嘛，设新结点指针为newNode，接收pList的二级指针为ppHead，那不就是*ppHead = newNode; 了嘛，搞定~......个屁啊！！哪里搞定了呀？如果原来链表为空倒还好，但是链表不为空的话这样做完全有问题。

问题在哪？这样做只是把新结点的地址给了头指针pList，那原来头指针指向的结点不就“断了线”吗？单链表具有严格的单向关系，只有头指针指向头结点，把头指针内容一改，不再指向原来的头结点，那不就没有方法再找到原来的头结点了吗？就好像警察局派遣卧底到黑帮，由于是绝密的，所以只有上一级唯一知道下一级是卧底，其他人都不知道，那如果上一级完蛋了，不就没有人知道卧底其实是警察而不是黑帮了吗？

如何修改？先把头指针的内容拷贝给新结点的next指针，这样新结点就指向了原来的头结点，再把新结点的地址拷贝给头指针，这样头指针就指向了新结点，同时还断开了头指针和原来的头结点的关系，这不就插好了嘛。

 void PushFrontSLList(SLLNode** ppHead, SLLDataType tar)
 {
     assert(ppHead);
     
     SLLNode* newNode = CreateSLLNode(tar);
     
     newNode->next = *ppHead;
     *ppHead = newNode;
     
 }

单链表尾插

尾插函数的形参也要是二级指针的，为啥？你尾插又不关头指针的事，需要吗？需要，如果链表为空，是不是就变成了和头插类似？只需要把newNode的值给头指针pList，让头指针指向新结点即可。

当链表不为空时，先创建新结点，要从尾部插入结点，关键在于让尾结点的next指针指向新结点，那是不是要先找到尾结点啊，怎么找？还能怎么找，遍历过去呗。创建指针tail找尾，如果指向的结点的next指针不为NULL，就说明指向的结点还不是尾结点，那就继续向后找tail = tail->next; ，直到找到尾结点为止。

 void PushBackSLList(SLLNode** ppHead, SSLDataType tar)
 {
     assert(ppHead);
     
     SLLNode* newNode = CreateSLLNode(tar);
     
     if(*ppHead = NULL)
         *ppHead = newNode;
     else
     {
         SLLNode* tail = *PPHead;
         while(tail->next != NULL)
         {
             tail = tail->next;
         }
         tail->next = newNode;
     }
     
 }

拓展思考：

是不是觉得单链表尾插比较麻烦？毕竟要遍历链表，时间复杂度为O(n)。那有没有办法让时间复杂度降为O(1)呢？有的，可以给单链表像带着头指针一样时刻带着尾指针，让尾指针一直指向链表尾结点或NULL，每次插入或删除都要改变这个尾指针，这样的话尾插就不需要再遍历链表啦，直接通过尾指针来进行操作。不过要注意，即使带了尾指针，尾删也不会有所改进，为啥？因为尾删需要拿到尾结点前一个结点，终究还是要遍历找尾结点的前一个结点。

单链表头删

有人可能会说，这我知道，这还不简单吗，直接把第二个结点的地址给头指针pList，这样头指针就不再指向原来的头结点了，转而指向原来的第二个结点，这不就搞定了吗？NO!其实少了重要的一个步骤——释放内存！

在研究顺序表的时候，我们需不需要每删除一个元素就释放一次内存？完全不需要嘛，顺序表要释放是一起释放的，因为它们是一块儿申请的。但是啊，对于链表各结点，它们可是分别独立地创建的，而且是在堆区创建的，要删除的话就得把它的内存也一块儿释放掉，不然一旦删除了链接关系而没有释放内存，就再也无法释放该块内存从而造成内存泄漏。

所以要先备份pList的值，再把pList改成指向第二个结点，最后用备份的pList释放掉删除的结点。

如果链表已经为空还能再删吗？不能，这样做会对NULL指针解引用，程序会崩溃。所以我们还得检测一下*ppHead是不是NULL。

 void PopFrontSLList(SLLNode** ppHead)
 {
     assert(ppHead);
     assert(*ppHead);
     
     SLLNode* del = *ppHead;
     *ppHead = (*pphead)->next;
     free(del);
 }

单链表尾删

首先明确一个问题，链表为空能不能再删？不能，理由在讲头删时讲过了。

要尾删，是不是要先找到尾，那就是要先找尾，但是，这里的找尾和尾插时的找尾可不太一样。如果直接找到尾，然后释放掉，这时候会有什么问题？对啦，会出现野指针！因为尾结点前一个结点的next指针还保留着尾结点的地址，尾结点释放后，这个指针就是指向未知内存的野指针了。所以在这里，找尾并不是要真的找到尾，只需要找到尾的前一个结点就行了，可以怎么找？设指针tail，tail->next->next 就是下个结点的next指针，只要它不为NULL就tail = tail->next 向后移动，直到下个结点的next指针为NULL就说明下个结点就是尾结点，此时tail指向的就是尾结点的前一个结点，然后就释放掉尾结点并且把tail指向的结点的next指针置为NULL即可。

上面讲的是链表不只有一个结点的情况，和尾插类同，在遇到链表只有一个结点的情况时都要分情况讨论。

 void PopBackSLList(SLLNode** ppHead)
 {
     assert(ppHead);
     assert(*ppHead);
     
     if((*ppHead)->next = NULL)
         PopFrontSLList(ppHead);
     else
     {
         SLLNode* tail = *ppHead;
         while(tail->next->next != NULL)
         {
             tail = tail->next;
         }
         free(tail->next);
         tail->next = NULL;
     }
 }

以上就是本文的全部内容了，感谢观看，你的支持就是对我最大的鼓励~

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[学懂数据结构]无头单向不循环链表（篇一）

前言