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1、链表表示

顺序表的问题：

1. 中间/头部的插入删除，时间复杂度为O(N)
2. 增容需要申请新空间，拷贝数据，释放旧空间。会有不小的消耗。
3. 增容一般是呈2倍的增长，势必会有一定的空间浪费。例如当前容量为100，满了以后增容到 200，我们再继续插入了5个数据，后面没有数据插入了，那么就浪费了95个数据空间。

链表结构可以适当的解决这个问题。

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 。

实际中要实现的链表的结构非常多样，以下情况组合起来就有8种链表结构：

1. 单向、双向

2. 带头、不带头

3. 循环、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：

1. 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。
2. 带头双向循环链表（应该是最优的）：
   
   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，后面我们代码实现了就知道了。

2、单链表的接口

//1、无头+单向+非循环链表增删查改实现
typedef int SLTDateType;
typedef struct SListNode
{
 SLTDateType data;
 struct SListNode* next;
}SListNode;
//动态申请一个节点
SListNode* BuySListNode(SLTDateType x);
//单链表打印
void SListPrint(SListNode* plist);
//单链表尾插
void SListPushBack(SListNode** pplist, SLTDateType x);
//单链表的头插
void SListPushFront(SListNode** pplist, SLTDateType x);
//单链表的尾删
void SListPopBack(SListNode** pplist);
// 单链表头删
void SListPopFront(SListNode** pplist);
// 单链表查找
SListNode* SListFind(SListNode* plist, SLTDateType x);
// 单链表在pos位置之前插入x
void SListInsert(SListNode** pplist, SListNode* pos, SLTDateType x);
// 单链表删除pos位置的值
void SListErase(SListNode** pplist, SListNode* pos);

3、带头双向循环链表的接口

//2、带头+双向+循环链表增删查改实现
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
 LTDataType _data;
 struct ListNode* next;
 struct ListNode* prev;
}ListNode;
//创建返回链表的头结点.
ListNode* ListCreate();
//双向链表销毁
void ListDestory(ListNode* plist);
//双向链表打印
void ListPrint(ListNode* plist);
//双向链表尾插
void ListPushBack(ListNode* plist, LTDataType x);
//双向链表尾删
void ListPopBack(ListNode* plist);
//双向链表头插
void ListPushFront(ListNode* plist, LTDataType x);
//双向链表头删
void ListPopFront(ListNode* plist);
//双向链表查找
ListNode* ListFind(ListNode* plist, LTDataType x);
//双向链表在pos的前面进行插入
void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x);
//双向链表删除pos位置的节点
void LIstErase(ListNode* pos);

4、单链表的代码实现

//打印
void SListPrint(SLTNode** pphead)
{
	SLTNode* cur = *pphead;
	while (cur != NULL)
	{
		printf("%d->", cur->data);//打印数据
		cur = cur->next;//下一个地址（指向下一个数据的地址）
	}
	printf("NULL");
}

//查找
SLTNode* SListFind(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* cur = *pphead;
	while (cur)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;//没找到返回NULL
}

//开辟空间
SLTNode* BuySListNode(SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTDataType));
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	return newnode;
}

//尾插
void SListPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
 
	//判断开始节点是否为NULL
	if (*pphead = NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		//找尾节点的指针
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}
		//尾节点，链接新节点（尾节点原本为NULL，尾插：将新开辟的空间的地址newnode给到原本尾节点的NULL）
		tail->next = newnode;
	}
}

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

//头删
void SListPopFront(SLTNode** pphead)
{
	SLTNode* next = (*pphead)->next;//在free前保存节点的地址
	free(*pphead);
	*pphead = next;
}

//尾删
void SListPopBack(SLTNode** pphead)
{
	//1.空
	if (*pphead = NULL)
	{
		return;
	}
	//2.一个节点
	else if ((*pphead)->next = NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	//多个节点
	else
	{
		SLTNode* prev = NULL;//记录前一个节点
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next != NULL)
		{
			prev = tail;
			tail = tail->next;
		}
		free(tail);
		prev->next = NULL;//将前一个节点的置为NULL
	}
}


//在pos前面插入x
void SListInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	if (pos == *pphead)
	{
		SListPushFront(pphead, x);//如果在第一个节点之前插入就相当于头插
	}
	else
	{
		SLTNode* newnode = BuySListNode(x);
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->next = newnode;
		newnode->next = pos;
	}
}

//删除pos的值
void SListErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{
	if (pos == *pphead)
	{
		SListPopFront(pphead);//如果删除第一个节点就相当于头删
	}
	else
	{
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->next = pos->next;
		free(pos);
	}
}

5、带头双向循环链表的代码实现

ListNode* BuyListNode(LTDataType x)//创建返回链表的头结点
{
	ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	newnode->prev = NULL;

	return newnode;
}

//初始化
ListNode* ListInit()
{
	//创建头节点（data=0，前后两个地址存自己本身） 
	ListNode* phead = BuyListNode(0);
	phead->next = phead;
	phead->prev = phead;

	return phead;
}

void ListPrint(ListNode* phead)//双向链表打印
{
	assert(phead);
	//打印从头节依次打印直到回到头节点（如果是空链表循环走不进去）
	ListNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		printf("%d ", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("\n");
}

void ListDestory(ListNode* phead)//双向链表销毁
{
	assert(phead);
	ListNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		ListNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	//phead也销毁
	free(phead);
	phead = NULL;
}


void ListPushBack(ListNode* phead, LTDataType x)//双向循环链表尾插
{
	assert(phead);
	ListNode* tail = phead->prev;
	ListNode* newnode = BuyListNode(x);

	tail->next = newnode;
	newnode->prev = tail;
	newnode->next = phead;
	phead->prev = newnode;


	//方法二：
	ListInsert(phead, x);//相当于在头节点的前边插入
}

void ListPushFront(ListNode* phead, LTDataType x)//双向循环链表头插
{
	assert(phead);
	ListNode* first = phead->next;
	ListNode* newnode = BuyListNode(x);

	//顺序可以随便换（创建了一个中间指针变量frist）
	first->prev = newnode;
	newnode->next = first;
	newnode->prev = phead;
	phead->next = newnode;


	//方法二：
	//ListInsert(phead->next, x);//相当于在第一个节点（phead->next）的前面插入
}

void ListPopBack(ListNode* phead)//双向链表尾删
{
	assert(phead);
	assert(phead->next != phead);//一个节点都没有
	ListNode* tail = phead->prev;
	ListNode* prev = tail->prev;
	prev->next = phead;
	phead->prev = prev;

	free(tail);
	tail = NULL;


	//方法二：
	//ListErase(phead->prev);//删除最后一个节点（phead->prev）
}

void ListPopFront(ListNode* phead)//双向链表头删
{
	assert(phead);
	assert(phead->next != phead);//一个节点都没有
	ListNode* first = phead->next;
	ListNode* second = first->next;
	phead->next = second;
	second->prev = phead;

	free(first);
	first = NULL;


	//方法二：
	//ListErase(phead->next);//删除第一个节点（phead->next）
}

ListNode* ListFind(ListNode* phead, LTDataType x)//双向链表查找
{
	assert(phead);
	ListNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		if (x == cur->data)
		{
			return cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return NULL;
}

void ListInsert(ListNode* pos, LTDataType x)//双向链表在pos的前面进行插入
{
	assert(pos);
	ListNode* prev = pos->prev;
	ListNode* newnode = BuyListNode(x);

	newnode->prev = prev;
	prev->next = newnode;
	newnode->next = pos;
	pos->prev = newnode;
}

void ListErase(ListNode* pos)//双向链表删除pos位置的节点
{
	assert(pos);
	ListNode* prev = pos->prev;
	ListNode* next = pos->next;
	prev->next = next;
	next->prev = prev;
	free(pos);
	pos = NULL;
}