带头结点的单链表

前言
一、带头结点的单链表结构体设计
- 1. 带头结点的单链表
- 2. 结构体声明
二、函数实现
- 1. 初始化
- 2. 申请新节点
- 3. 头插
- 4. 尾插
- 5. 按位置插入
- 6. 头删
- 7. 尾删
- 8. 销毁
总结

前言

单链表的概念：

单链表是一种链式存取的数据结构，用一组地址任意的存储单元存放线性表中的数据元素。链表中的数据是以结点来表示的，每个结点的构成：数据域(数据元素的映象) + 指针域(指示后继元素存储位置)，元素就是存储数据的存储单元，指针就是连接每个结点的地址数据。

一、带头结点的单链表结构体设计

1. 带头结点的单链表

头节点没有单独设计其结构体，直接使用的是有效数据节点的结构体设计，是因为：

因为其头结点里的数据成员只需要一个：指针域
有效数据节点里面的数据成员不仅有数据域还有指针域，所以直接使用有效数据节点设计

下图展示了带头结点的单链表示意图：

2. 结构体声明

typedef int ELEM_TYPE;
//有效数据节点结构体设计（头结点借用）
typedef struct Node
{ELEM_TYPE data;//数据域   （1.头结点：不保存任何数据    2.有效数据节点：保存有效值）   struct Node *next;//指针域  (1.头结点：保存第一个元素的地址    2.有效数据节点：保存下一个有效元素的地址)
}Node, PNode;

二、函数实现

1. 初始化

对于带头结点的单链表，由于其头节点只需要一个指针域，所以初始化只需要对头节点进行赋值，代码如下：

// 初始化函数(对于头结点进行赋初值)
void Init_list(struct Node *plist)
{assert(plist != NULL);if(NULL == plist){return;}//plist->data;  头结点的数据域不需要赋值plist->next = NULL;  // 只需要将头节点的next域赋值为NULL
}

2. 申请新节点

从堆区申请一个节点大小的内存，并将申请好内存的地址返回。代码如下：

//购买一个新节点
struct Node *BuyNode(ELEM_TYPE val)
{struct Node*pnewnode = (struct Node*)malloc(1 * sizeof(struct Node));assert(pnewnode != NULL);  // 断言if(pnewnode == NULL){return NULL;}// 将新购买的节点进行赋值pnewnode->data = val;pnewnode->next = NULL; return pnewnode;
}

3. 头插

① 错误情况：首先断开了头节点的next域，导致有效数据元素全部找不到了

② 正确情况：

代码如下：

//头插
bool Insert_head(struct Node *plist, ELEM_TYPE val)
{//1.判断参数合法性assert(plist != NULL);if(NULL == plist){return false;}//2.1申请新节点 （插入一个节点， malloc申请一个节点）struct Node*pnewnode = (struct Node*)malloc(1 * sizeof(struct Node));assert(pnewnode != NULL);if(pnewnode == NULL){return false;}//2.2将val值赋值给新节点pnewnode->data = val;//pnewnode->next = NULL; //?//3.找到合适的插入位置  （因为是头插函数， 所以直接可以得到合适的插入位置）//4.插入pnewnode->next = plist->next;//因为plist的next域指向首元素地址plist->next = pnewnode;return true;
}

4. 尾插

尾插需要先将指针挪到最后一个节点处，挪动指针使用for循环：

for(struct Node* p = plist; p->next!=NULL; p= p->next);
// 让指针p先指向头节点，判断依据是下一个节点是否存在，如果存在的话，p向后走一步，最终指针p可指向尾节点

代码如下：

//尾插
bool Insert_tail(struct Node *plist, ELEM_TYPE val)
{assert(plist != NULL);//1.购买新节点struct Node * pnewnode = BuyNode(val);assert(pnewnode != NULL);if(NULL == pnewnode){return false;}//2.找到合适的插入位置struct Node *p = plist;//因为指针p在for循环外面，还要使用，所以定义在for外面for(p; p->next!=NULL; p=p->next);//此时p指向尾结点//3.插入pnewnode->next = p->next; //pnewnode->next = NULL;p->next = pnewnode;return true;
}

5. 按位置插入

【注】插入的时候，先将指针挪动到待插入位置的上一个节点，然后将待插入节点的next置为待插入位置的下一个元素的地址，这样可以保证断开指针p的next域其后面的有效数据元素仍然可以找到

按位置插入，假设pos==2，则将p指针向后依次挪动2步即可
当pos == 0时，相当于头插，pos ==length时，相当于尾插

代码如下：

//按位置插入(pos=0 相当于头插  pos==length 相当于尾插)
bool Insert_pos(struct Node *plist, int pos, ELEM_TYPE val)
{assert(plist != NULL);assert(pos >=0 && pos<=Get_length(plist));//1.购买新节点struct Node * pnewnode = BuyNode(val);assert(pnewnode != NULL);if(NULL == pnewnode){return false;}//2.找到合适的插入位置   struct Node *p = plist; for(int i=0; i<pos; i++){p=p->next;}//3.插入pnewnode->next = p->next;p->next = pnewnode;return true;
}

6. 头删

头删的时候，记得先申请一个临时指针p，让指针p指向待删除节点，然后跨越指向，就可以达到删除节点的目的

代码如下：

//头删
bool Del_head(struct Node *plist)
{assert(plist != NULL);if(IsEmpty(plist))//删除需要判空return false;struct Node *p = plist->next;plist->next = p->next;//plist->next = plist->next->next;free(p);return true;
}

7. 尾删

申请一个临时指针p，需要将指针p指向尾节点
让指针q指向尾节点的前一个节点（前一个节点会变成新的尾节点）
尾节点的next为NULL
删除完成需要释放指针p

代码如下：

//尾删
bool Del_tail(struct Node *plist)
{assert(plist != NULL);if(IsEmpty(plist))   //删除需要判空return false;struct Node *p = plist;for(p; p->next!=NULL; p=p->next); // 此时p指向尾结点struct Node *q = plist;for(q; q->next!=p; q=q->next); // 此时q停在尾结点的前面q->next = p->next;//q->next = NULL;free(p);return true;
}

8. 销毁

借助头节点，无限头删。

代码如下：

//销毁1（malloc申请来的空间 全部释放掉）
void Destroy(struct Node *plist)
{assert(plist != NULL);//一直循环判断（判断单链表里还有没有节点,如果有,则头删一次）/*while(!IsEmpty(plist)){Del_head(plist);}plist->next = NULL;*/while(plist->next != NULL){struct Node *p = plist->next;plist->next = p->next;free(p);}plist->next = NULL;
}

总结

需要前驱的操作函数：插入，删除等(让指针p指向头结点，判断依据是下一个节点存不存在，存在的话向后走一步)
for(struct Node *p=plist; p->next!=NULL; p=p->next);//如果指针p循环外还使用，就提到for外面定义
不需要前驱的操作函数：查找，获取有效值个数，打印等（让指针p指向第一个元素地址，判断依据是当前指向的节点存不存在，存在的话向后走一步）
for(struct Node *p=plist->next; p!=NULL; p=p->next);
插入的时候，pos == length是合法的；但是当删除的时候，pos ==length是非法的；
删除节点的时候，需要对链表进行判空操作；
链表不存在满这个概念，所以不需要判满操作；

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【带头结点的单链表】

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一、带头结点的单链表结构体设计

1. 带头结点的单链表

2. 结构体声明

二、函数实现

1. 初始化

2. 申请新节点

3. 头插

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6. 头删

7. 尾删

8. 销毁

总结

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