初识链表

魔法少女蕊蕊
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链表

链表和数组的作用相同。都是用来存储数据。创建数组时，我们会直接分配出所有我们需要的内存。但是对于链表，我们每次只分配出一个节点（node） 的内存。链表使用指针将各个节点组合到一起，这样就形成了一个连一个的链式的结构，这就是链表（Linked List）这个名称的由来。

链表的结构

在这里插入图片描述
由图可知，链表是由一个一个的节点组成的。每一个节点分为两个部分

  • 数据域：用于储存节点数据
  • 指针域：用于指向下一个节点

所以就需要用到结构体，一个简单的链表结构体定义如下

struct link {
    int data;//数据域
    struct link *next;//指针域，next意为指向下一个link结构体的指针
};

我们使用 malloc() 函数来为每个节点分配内存。节点的头部只含有指向第一个节点的指针。

链表特殊的储存结构决定了对链表数据特殊的访问方式，即单链表只能顺序访问，不能随机访问。那么想要访问单链表，首先要找到链表的头。

链表的头，我们用头指针来表示它，所以一个完整的链表结构示意图如下

在这里插入图片描述

关于头节点：

头指针：

  1. 头指针是指向第一个结点的指针，若链表有头结点，则是指向头结点的指针
  2. 头指针具有标识作用，所以常用的头指针冠以链表的名字（指针变量的名字）
  3. 无论链表是否为空，头指针均不为空
  4. 头指针是链表的必要元素

头节点：

  1. 头结点是为了操作的统一和方便而设立的（比如使用头插法的时候），放在第一个元素的结点之前，其数据域一般无意义（但也可以存放链表的长度）
  2. 可以没有头节点

带头节点的单链表：
在这里插入图片描述
不带头节点的单链表：
在这里插入图片描述

单链表的头插法建立（不带头节点）

链表结构如下：

struct Node {
    int data;//数据域
    struct Node *next;//指针域，next意为指向下一个Node结构体的指针
};
typedef struct Node node;
  1. 定义一个指向Node结构体的指针，这个指针就是头指针。
node *head;
head = NULL;//指向NULL就是指向空的意思
  1. 定义并初始化一个节点pnew，将head指向节点
node *pnew;//新节点
pnew = (node *)malloc(sizeof(node));//为节点分配内存
pnew->next = NULL;//先将新节点的next置为NULL；
if(pnew == NULL){
	printf("内存不足");
	exit(0);
}

因为我们建立的单链表不带头节点，所以进行头插的时候需要分两种情况，一种是插入第一个节点时，其他节点的插入为第二种情况。

if(head == NULL){
	head = pnew;//将头指针head指向新节点
}

第二个节点插入链表，图解：
在这里插入图片描述
大家想一想在第二个节点插入链表的过程中，是a操作在前还是b操作在前？

pnew->next = head;//pnew指向head指向的节点
head = pnew;//head头指针指向pnew

之后节点的插入过程与第二个插入过程一样。

节点的插入与这个过程也是一样的。

总结几点建立单链表需要注意的过程：

  1. 需要定义头指针，初始化节点时需要为节点分配内存。
  2. 注意每个节点还有头指针的指向，建议画图理解。
  3. 将最后一个节点指向NULL。

尾插法

类似于头插法的道理，只不过此次的插入的位置是在链表的尾部，所以首先把文件遍历到尾部，然后进行操作。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct node{
    int data;
    struct node *next;
}lnode;

// 头插法创建链表
lnode* createHead(){
    lnode *head,*p,*q;
    head=p=(lnode *)malloc(sizeof(lnode));
    p->next=NULL;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        q=(lnode *)malloc(sizeof(lnode));
        q->data=i;
        q->next=p->next;
        p->next=q;
    }
    return head;
}


// 尾插法创建链表
lnode* createTail(){
    lnode *head,*p,*q;
    head=p=(lnode *)malloc(sizeof(lnode));
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        q=(lnode *)malloc(sizeof(lnode));
        q->data=i;
        q->next=NULL;
        p->next=q;
        p=q;
    }
    return head; //head是头
}


//遍历链表
void print(lnode *list){
    lnode *p=list->next;
    while(p!=NULL){
        printf("%d\n",p->data);
        p=p->next;
    }
}
int main()
{
    lnode *list;
    list=createTail();//创建一个单链表，尾插法
    print(list);
    return 0;
}

节点的删除

假设有如图所示的链表
在这里插入图片描述
cur节点就是我们要删除的节点，我们怎么删除它呢？
在这里插入图片描述
只需这样一行代码就搞定，但是由于建立链表的时候，我们为每一个节点都分配了内存，所以我们在删除节点的时候也应该释放其内存，用free()函数来释放内存。

pre->next = cur->next;//让前一节点的指针域指向待删节点的下一节点
free(cur);//释放删除节点的内存

拓展：循环链表和双向链表

循环链表

将单链表中最后结点的指针端由指向NULL改为指向头结点（或第一个节点），就使整个单链表形成一个环，这种头尾相接的单链表称为循环单链表，简称循环链表（circular linked list）。和单向链表一样，循环链表不一定必须有头结点，但是带有头结点循环链表使得空链表和非空链表的处理一致。
在这里插入图片描述

双向链表

双向链表(double linked list)是在单链表的每个结点中，在设置一个指向其前驱结点的指针域。双向链表有两个指针域，一个指向前驱一个指向后继。其结构可以设计成：
在这里插入图片描述

typedef struct DulNode
{
	int data;
	struct DulNode * prev;
	struct DulNode * next;
}DulNode,

typedef DulNode * pDuLinkList;

双向链表能够反向遍历。

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