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前言
在笔者之前的文章中提到过顺序表，但是顺序表存在许多缺陷，比如说在中间或头部插入低下（要进行循环，将后面元素后移），一旦增容会降低运行效率、增容造成空间浪费等，因此，链表应运而生，可以刚好填补上上述三个缺点。
链表的概念和结构
在笔者之前的文章中提到过顺序表，但是顺序表存在许多缺陷，比如说在中间或头部插入低下（要进行循环，将后面元素后移），一旦增容会降低运行效率、增容造成空间浪费等，因此，链表应运而生
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。
链表也是线性表的一种，线性表在物理结构上 不一定 是线性的，但在逻辑结构上 一定 是线性的
而链表在物理结构上 不是 线性的
链表的结构跟火车车厢相似，淡季时车次的车厢会相应减少，旺季时车次的车厢会额外增加几节。只需要将火车里的某节车厢去掉/加上，不会影响其他车厢，每节车厢都是独立存在的。
车相是独立存在的，且每节车厢都有车门，假设每节车厢的车门都是锁上的状态，需要不同的钥匙才能解锁，每次只能携带一把钥匙的情况下如何从车头走到车尾?最简单的做法:每节车厢里都放一把下一节车厢的钥匙。
那么，在链表中车厢是什么样的呢？
与顺序表不同的是，链表里的每节"车厢"都是独立申请下来的空间，我们称之为“结点/节点”（一个意思），链表就是由一个一个节点组成的
节点的组成主要有两个部分:当前节点要保存的数据和保存下一个节点的地址(指针变量)。
图中指针变量 plist保存的是第一个节点的地址，我们称plist此时“指向”第一个节点，
如果我们希望plist“指向”第二个节点时，只需要修改plist保存的内容为0x0012FFA0。
下面这是一个基本的链表结构
struct SListNode
{
int data;
struct SListNode* next;//指向下一个节点的指针
};
用C语言实现单链表
接下来我们以方法的实现来对链表进行更加深入的了解
注意看代码里的注释
我们先创建如下一个头文件和两个源文件
我们在头文件 "List.h" 中写入如下代码
#pragma once
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#pragma warning(disable:6031)
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
//定义节点的结构
//数据+指向下一个节点的指针
typedef int SLTDataType;
typedef struct SListNode
{
SLTDataType data;//存储的数据
struct SListNode* next;//指向下一个节点的指针
}SLTNode;//重命名简化为SLTNOde
接下来我们在测试文件 ”test.c“ 创建如下几个变量，使其存储数字，和下一个节点的地址
#include"List.h"
void SListTest01()
{
//链表是由一个一个的节点组成的
//创建几个节点
SLTNode* node1 = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
node1->data = 1;
SLTNode* node2 = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
node2->data = 2;
SLTNode* node3 = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
node3->data = 3;
SLTNode* node4 = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
node4->data = 4;
//将4个节点联系起来
node1->next = node2;
node2->next = node3;
node3->next = node4;
node4->next = NULL;
}
int main()
{
SListTest01();
return 0;
}
了解链表运行 - 以链表的打印为例
为了使我们理解这里的链表运用，我们自定义一个打印的功能。
#include"List.h"
void SLTprint(SLTNode* phead)//传入头节点地址
{
SLTNode* pcur = phead;
while (pcur)
{
printf("%d -> ", pcur->data);
pcur = pcur->next;
}
printf("NULL\n");
}
打印如下
这个的本质就是没打印出当前节点的内容后，就将这个指针 pcur 变成下一个节点的地址，方便打印下一个节点的内容，还是比较好理解的。
这与数组的区别就是，链表使没有索引的，没法像数组一样一个一个往下打印，而是需要不断获得下一个节点的指针
实现链表数据改变 - 以尾插为例
在知晓了链表的基本运行方式后，我们着手尾插方式的实现，基本原理就是找到尾巴，然后把新创建的节点接上
但是很快我们会遇到第一个问题就是如果这个链表为空，直接去寻找链表的尾巴，必然要对空指针进行解引用，这就会直接导致报错，所以我们必须进行分类，于是就写出了如下代码
void SLTPushBack(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);
//空链表和非空链表
if (phead == NULL)//如果对空链表找尾巴，会解引用空指针导致报错
{
phead = newnode;
}
else
{
//找尾巴
SLTNode* ptail = phead;
while (ptail->next)
{
ptail = ptail->next;
}
//ptail此时指向的是尾节点
ptail->next = newnode;
}
}
可是我们一运行，发现上面都没有改变，于是我们通过调试知道，这里我们只改变了形参，那么想要改变链表的各个节点我们就需要运用二级指针，使链表的值也能跟着改变，这也是为什么打印只需值，但改变数据需要地址
如果大家对这种二级指针的概念还不是很熟悉，欢迎看看笔者C语言专栏里的指针详解 link
//尾插
SLTNode* SLTBuyNode(SLTDataType x)
{
SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail!");
exit(1);//给上一个非0的退出码表示错误
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
assert(pphead);//防止节点传空
SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);
//空链表和非空链表
if (*pphead == NULL)//如果对空链表找尾巴，会解引用空指针导致报错
{
*pphead = newnode;
}
else
{
//找尾巴
SLTNode* ptail = *pphead;
while (ptail->next)
{
ptail = ptail->next;
}
//ptail此时指向的是尾节点
ptail->next = newnode;
}
}
其他还有一些代码的实现，大差不大，我将部分可能会用到的代码放在下面了，有需要的小伙伴自己看看哈
//头插
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
assert(pphead);
SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);
newnode->next = *pphead;
*pphead = newnode;//重新确定链表的开头
}
//尾删
void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{
assert(pphead && *pphead);//不能传空，链表也不能为空
//链表只有一个节点
if ((*pphead)->next == NULL)//-> 的优先级高于 *
{
free(*pphead);
*pphead = NULL;
}
//链表有多个节点
else
{
SLTNode* prev = *pphead;
SLTNode* ptail = *pphead;
while (ptail->next != NULL)
{
prev = ptail;
ptail = ptail->next;
}
free(ptail);
ptail = NULL;
prev->next = NULL;
}
}
