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C语言单链表、双链表专题及应用

news 来源：原创 2025/6/16 11:57:20

1.链表的概念及结构

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

车厢是独立存在的，且每节车厢都有车门，想象一下这样的场景，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

在链表里，每节“车厢”是什么样的呢
在这里插入图片描述

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”
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，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

为什么需要指针变量来保存下一个节点的位置
链表中每个节点都是独立申请的（即需要插入数据时才去申请一块节点的空间），我们需要通过指针变量来保存下一个节点位置才能从当前节点找到下一个节点

假设当前保存的节点为整形型，每个节点对应的结构体代码

struct SListNode
{int data; //节点数据struct SListNode* next; //指针变量⽤保存下⼀个节点的地址
};

当想要保存一个整型数据时，实际是向操作系统申请了一块内存，这个内存不仅要保存整形型数据，也需要保存下一个节点的地址（当下一个节点为空时保存的地址为空）
当想要从第一个节点走到最后一个节点时，只需要在前一个节点拿上下一个节点的地址（下一个节点的钥匙）就可以

给定的链表结构中，如何实现节点从头到尾的打印
在这里插入图片描述

思考：当我们想保存的数据类型为字符型、浮点型或者其他⾃定义的类型时，该如何修改？
补：
1.链式结构在逻辑上是连续的，在物理结构上不一定连续
2.节点一般是从堆上申请的
3.从堆上申请来的空间，是按照一定策略分配出来的，每次申请的空间可能连续，可能不连续

2.单链表实现

typedef int SLTDataType;
typedef struct SListNode
{SLTDataType data; //节点数据struct SListNode* next; //指针保存下⼀个节点的地址
}SLTNode;
void SLTPrint(SLTNode* phead);
//头部插⼊删除/尾部插⼊删除
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
void SLTPopBack(SLTNode** pphead);
void SLTPopFront(SLTNode** pphead);
//查找
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x);
//在指定位置之前插⼊数据
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x);
//删除pos节点
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos);
//在指定位置之后插⼊数据
void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x);
//删除pos之后的节点
void SLTEraseAfter(SLTNode* pos);
//销毁链表
void SListDesTroy(SLTNode** pphead);

基于数据结构-单链表实现通讯录项⽬

3.链表的分类

链表的结构非常多样，以下情况组合起来就有8种（222）链表结构

说明：

虽然有这么多的链表的结构，但是实际上最常用还是两种结构：单链表和双向带头循环链表
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，在笔试面试中出现较多
2.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存复杂，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

4.单链表经典算法

1.链表经典算法oj题目
1.1单链表相关经典算法oj题1:移除链表元素
1.2单链表相关经典算法oj题2:反转链表
1.3单链表相关经典算法oj题3:合并两个有序链表
1.4单链表相关经典算法oj.题4:链表的中间节点

1.5循环链表经典应用-环形链表的约瑟夫问题:环形约瑟夫问题
著名的Josephus问题
据说著名犹太历史学家Josephus有过以下的故事：在罗马人占领乔塔帕特后，39 个犹太人与Josephus及他的朋友躲到⼀个洞中，39个犹太人决定宁愿死也不要被⼈抓到，于是决定了⼀个自杀方式，41个人排成⼀个圆圈，由第1个人开始报数，每报数到第3⼈该⼈就必须自杀，然后再由下⼀个重新报数，直到所有人都自杀身亡为止。然而Josephus 和他的朋友并不想遵从，Josephus要他的朋友先假装遵从，他将朋友与自己安排在第16个与第31个位置，于是逃过了这场死亡游戏。

1.6单链表相关经典算法oj题5:分割链表

5.基于单链表再实现通讯录项目

//SList.h
//
// Created by mm on 2023/6/13.
//
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include"contact.h"typedef struct PersonInfo SLTDataType;
//typedef int SLTDataType;void SLTPrint(SLTNode* phead);//头部插⼊删除/尾部插⼊删除
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
void SLTPopBack(SLTNode** pphead);
void SLTPopFront(SLTNode** pphead);//查找
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x);
//在指定位置之前插⼊数据
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x);
//删除pos节点
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos);
//在指定位置之后插⼊数据
void SLTInsertAfter(SLTNode* pos, SLTDataType x);
//删除pos之后的节点
void SLTEraseAfter(SLTNode* pos);
//销毁链表
void SListDesTroy(SLTNode** pphead);
//contact.h
#pragma once
#define NAME_MAX 100
#define SEX_MAX 4
#define TEL_MAX 11
#define ADDR_MAX 100//前置声明
typedef struct SListNode contact;//⽤⼾数据
typedef struct PersonInfo
{char name[NAME_MAX];char sex[SEX_MAX];int age;
char tel[TEL_MAX];
char addr[ADDR_MAX];
}PeoInfo;//初始化通讯录
void InitContact(contact** con);
//添加通讯录数据
void AddContact(contact** con);
//删除通讯录数据
void DelContact(contact** con);
//展⽰通讯录数据
void ShowContact(contact* con);
//查找通讯录数据
void FindContact(contact* con);
//修改通讯录数据
void ModifyContact(contact** con);
//销毁通讯录数据
void DestroyContact(contact** con);
//contact.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"contact.h"
#include"SList.h"void LoadContact(contact** con) {
FILE* pf = fopen("contact.txt", "rb");if (pf == NULL) {perror("fopen error!\n");return;
}//循环读取⽂件数据PeoInfo info;while (fread(&info, sizeof(info), 1, pf)){SLTPushBack(con, info);}printf("历史数据导⼊通讯录成功！\n");}void InitContact(contact** con) {LoadContact(con);
}void AddContact(contact** con) {PeoInfo info;printf("请输⼊姓名：\n");scanf("%s", &info.name);printf("请输⼊性别：\n");scanf("%s", &info.sex);printf("请输⼊年龄：\n");scanf("%d", &info.age);printf("请输⼊联系电话：\n");scanf("%s", &info.tel);printf("请输⼊地址：\n");scanf("%s", &info.addr);SLTPushBack(con, info);printf("插⼊成功！\n");}contact* FindByName(contact* con, char name[]) {contact* cur = con;while (cur){if (strcmp(cur->data.name, name) == 0) {return cur;}cur = cur->next;}return NULL;}void DelContact(contact** con) {char name[NAME_MAX];printf("请输⼊要删除的⽤⼾姓名：\n");scanf("%s", name);contact* pos = FindByName(*con, name);if (pos == NULL) {printf("要删除的⽤⼾不存在，删除失败！\n");return;}SLTErase(con, pos);printf("删除成功！\n");}void ShowContact(contact* con) {printf("%-10s %-4s %-4s %15s %-20s\n", "姓名", "性别", "年龄", "联系电话",contact * cur = con;while (cur){printf("%-10s %-4s %-4d %15s %-20s\n",cur->data.name,cur->data.sex,cur->data.age,cur->data.tel,cur->data.addr);cur = cur->next;}}void FindContact(contact* con) {char name[NAME_MAX];printf("请输⼊要查找的⽤⼾姓名：\n");scanf("%s", name);contact* pos = FindByName(con, name);if (pos == NULL) {printf("要查找的⽤⼾不存在，查找失败！\n");return;}printf("查找成功！\n");printf("%-10s %-4s %-4d %15s %-20s\n",pos->data.name,pos->data.sex,pos->data.age,pos->data.tel,pos->data.addr);}void ModifyContact(contact** con) {char name[NAME_MAX];printf("请输⼊要修改的⽤⼾名称:\n");scanf("%s", &name);contact* pos = FindByName(*con, name);if (pos == NULL) {printf("要查找的⽤⼾不存在，修改失败！\n");return;}printf("请输⼊要修改的姓名：\n");scanf("%s", pos->data.name);printf("请输⼊要修改的性别：\n");scanf("%s", pos->data.sex);printf("请输⼊要修改的年龄：\n");scanf("%d", &pos->data.age);printf("请输⼊要修改的联系电话：\n");scanf("%s", pos->data.tel);printf("请输⼊要修改的地址：\n");scanf("%s", pos->data.addr);printf("修改成功！\n");}void SaveContact(contact* con) {FILE* pf = fopen("contact.txt", "wb");if (pf == NULL) {perror("fopen error!\n");return;}//将通讯录数据写⼊⽂件contact* cur = con;while (cur){fwrite(&(cur->data), sizeof(cur->data), 1, pf);cur = cur->next;}printf("通讯录数据保存成功！\n");}void DestroyContact(contact** con) {SaveContact(*con);SListDesTroy(con);}

6.双向链表的结构

在这里插入图片描述
注：这里的“带头”跟“头节点”是两个概念
带头链表里的头节点，实际是“哨兵位”，哨兵位节点不存储任何有效元素，只是“放哨”
“哨兵位”存在的意义
遍历循环链表避免死循环

7.双性链表的实现

typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{struct ListNode* next; //指针保存下⼀个节点的地址struct ListNode* prev; //指针保存前⼀个节点的地址LTDataType data;
}LTNode;
//void LTInit(LTNode** pphead);
LTNode* LTInit();
void LTDestroy(LTNode* phead);
void LTPrint(LTNode* phead);
bool LTEmpty(LTNode* phead);
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x);
void LTPopBack(LTNode* phead);
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x);
void LTPopFront(LTNode* phead);
//在pos位置之后插⼊数据
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x);
void LTErase(LTNode* pos);
LTNode *LTFind(LTNode* phead,LTDataType x);

8.顺序表和双向链表的优缺点分析

在这里插入图片描述

C语言单链表、双链表专题及应用

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编程日记 2025/6/2 17:23:33

音视频入门基础：MPEG2-TS专题（19）——FFmpeg源码中，解析TS流中的PES流的实现

一、引言 FFmpeg源码在解析完PMT表后，会得到该节目包含的视频和音频信息，从而找到音视频流。TS流的音视频流包含在PES流中。FFmpeg源码通过调用函数指针tss->u.pes_filter.pes_cb指向的回调函数解析PES流的PES packet： /* handle one TS…...

编程日记 2025/6/2 20:35:54

Qt Q_ENUM enum 转 QString 枚举字符串互转； C++模板应用

Part1: Summary 项目中我们常用到命名，使用 enum 转成 string ，方便简洁；Qt给我们提供了一个很方便的功能 Q_ENUM，可以实现枚举字符串互转； Q_ENUM宏将枚举注册到元对象系统中； QMetaEnum::fromType获取枚…...

编程日记 2025/6/2 10:21:44

Mac配置 Node镜像源的时候报错解决办法

在Mac电脑中配置国内镜像源的时候报错，提示权限问题，无法写入配置文件。本文提供解决方法，青测有效。一、原因分析遇到的错误是由于 .npm 目录下的文件被 root 用户所拥有，导致当前用户无法写入相关配置文件。二、解决办法在终端输入以下命令，输入管理员密码即可。 su…...

编程日记 2025/5/31 10:54:10

windows C#-为枚举创建新方法

可使用扩展方法添加特定于某个特定枚举类型的功能。示例在下面的示例中，Grades 枚举表示学生可能在班里收到的字母等级分。该示例将一个名为 Passing 的扩展方法添加到 Grades 类型中，以便该类型的每个实例现在都“知道”它是否表示合格的等级分。 …...

编程日记 2025/6/2 1:57:04

ISCTF复现-misc

File_Format 下载附件后用010打开查看文件头会发现是个exe文件格式：文件描述（后缀名），文件头(hex)：文件头标识（十六进制）PNG (png)，文件头(hex)：89504E47 PNGImageFile…...

编程日记 2025/6/4 1:23:42

知道一个服务器IP地址如果attack服务器地址

CSDN提醒：亲爱的用户：你好！ 你的账号于2024-12-17 19:04:04在美国美国登录，登录IP为：47.238.159.124。若非本人登录，请及时修改密码。莫名其妙显示美国登录了我的CSDN博客卧槽服务器的IP地址是一个用于…...

编程日记 2025/6/4 17:55:45