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目录

前言

单链表的基本概念

节点

头节点

尾节点

单链表的基本操作

创建单链表

头插法：

尾插法：

插入（增）操作

 删除（删）操作：

查找（查）操作：

修改（改）操作：

遍历链表

单链表的应用场景

---

前言

在本篇博客中，我们将深入探索一种常见的数据结构——单链表。单链表是一种线性数据结构，它由一系列节点组成，每个节点包含一个数据元素和一个指向下一个节点的指针。单链表的特点是插入和删除操作非常简单，但是查找和遍历操作可能会比较耗时。我们将学习单链表的基本概念、操作以及实现方式。

单链表的基本概念

下面我们来介绍一下单链表的基本概念和操作。

• 节点

单链表中的每个节点都包含两个部分：数据域(DATA)和指针域(NEXT)。

数据域用于存储数据元素可以是数组，可以是int，甚至可以是结构体，

指针域用于存储指向下一个节点的指针。

typedef int ElemType; //定义单链表结构
typedef struct Node{
    ElemType data;//数据域
    struct Node *next;//指针域
} LinkList;//初始化

• 头节点

单链表的第一个节点称为头节点，它不包含任何数据元素，只包含一个指向第一个节点的指针。在单链表中，头节点通常被定义为全局变量或者静态变量。

//创建头结点，并将数据存入头结点中
LinkList CreateList(ElemType n){
    LinkList head = (LinkList)malloc(sizeof(struct Node));
    head->data = n;
    head->next = NULL;
    return head;
}

• 尾节点

单链表的最后一个节点称为尾节点，它也不包含任何数据元素，只包含一个指向最后一个节点的指针。在单链表中，尾节点通常被定义为全局变量或者静态变量。

链表的尾节点NEXT指向NULL（空），因为尾部没有任何可以指向的空间了.

单链表的基本操作

单链表是一种常见的数据结构，支持以下四种基本操作：插入（增）、删除（删）、查找（查）、修改（改）。下面将逐一介绍这些操作的实现方法。

创建单链表

头插法：

我们首先创建一个头结点，然后将新节点插入到头结点的后面。具体实现时，我们可以使用指针来遍历链表，找到最后一个节点，然后将新节点插入到该节点的后面。这样就可以保证新节点始终位于链表的头部。

// 头插法
Node* insertAtHead(Node *head, int data) {
    Node *newNode = (Node*)malloc(sizeof(struct Node));
    newNode->data = data;
    newNode->next = head;
    return newNode;
}

尾插法：

我们首先创建一个头结点，然后将新节点插入到头结点的后面。具体实现时，我们可以使用指针来遍历链表，找到最后一个节点，然后将新节点插入到该节点的后面。这样就可以保证新节点始终位于链表的尾部。

// 尾插法
Node* insertAtTail(Node *head, int data) {
    Node *newNode = (Node*)malloc(sizeof(struct Node));
    newNode->data = data;
    if (head == NULL) { // 如果链表为空，则直接将新节点作为头结点。
        newNode->next = NULL;
        return newNode;
    } else if (head->next == NULL) { // 如果链表只有一个元素，则直接将新节点插入到该元素后面。
        head->next = newNode;
        return head;
    } else { // 否则，找到最后一个节点，然后将新节点插入到该节点的后面。
        Node *temp = head;
        while (temp->next != NULL) temp = temp->next;
        temp->next = newNode;
        return head;
    }
}

• 插入（增）操作

          在单链表中插入一个新节点，将其链接到链表中的其他节点。

// 在指定位置插入一个新节点
void insertAtPos(Node** head, int pos, ElemType e) {
    Node* p = *head;
    int i = 1; // i表示当前节点的位置，从第二个节点开始计算
    while (i < pos && p != NULL) p = p->next, i++; // 从第二个节点开始遍历到指定位置的前一个节点
    Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(struct Node));
    if (newNode == NULL) exit(0); // 如果分配失败则退出程序
    newNode->data = e; // 将新节点的数据域设置为e
    if (p == NULL) *head = newNode; // 如果指定位置的前一个节点是空的，则将新节点作为新的头结点
    else newNode->next = p->next; // 否则将新节点插入到指定位置的前一个节点后面
    p->next = newNode; // 将新节点插入到链表中
}

•  删除（删）操作：

         从单链表中删除一个节点，重新连接链表中的其他节点。

1. 若要删除的节点为头节点，直接将头节点指向下一个节点即可。
2. 若要删除的节点不是头节点，遍历链表找到该节点的前一个节点。
3. 将前一个节点的next指针指向要删除节点的下一个节点。

 

• 查找（查）操作：

        在单链表中查找特定的元素。

1. 从头节点开始遍历链表，逐个比较节点的数据与目标数据是否相等。
2. 若找到相等的节点，则返回该节点或其他需要的信息。
3. 若遍历完整个链表仍未找到目标数据，则表示目标数据不存在于链表中。

//在单链表中查找值为x的结点
int Locate(LinkList L, int x)
{
    LinkList p;
    int j = 1;
    p = L->next;
    while (p != NULL && p->data != x)
    {
        p = p->next;
        j++;
    }
    if (p)
    {
        printf("%d在链表中，是第%d个元素", p->data - 48, j);//由于是ASCII，所以-48
    }
    else
    {
        printf("该数值不在链表里。\n");
        return 0;
    }
}

//求单链表的长度
int ListLength(LinkList L)
{
    Node* p;
    p = L->next;
    int j = 0;//计数器j
    while (p != NULL)
    {
        p = p->next;
        j++;
    }
    printf("%d", j);
    return 0;
}

• 修改（改）操作：

        更新单链表中节点的数据。

1. 从头节点开始遍历链表，逐个比较节点的数据与目标数据是否相等。
2. 若找到相等的节点，则将该节点的数据更新为新的数据。

//链表内容的修改，在链表中修改值为x的元素变为为k。
LinkedList LinkedListReplace(LinkedList L,int x,int k) {
    Node *p=L->next;
    int i=0;
    while(p){
        if(p->data==x){
            p->data=k;
        }
        p=p->next;
    }
    return L;
}

• 遍历链表

在单链表中，遍历链表的操作可以通过以下步骤实现：

a. 从头结点开始遍历链表；

b. 对于每个节点，执行相应的操作(如打印数据元素)。

void Print(LinkList L) 
{
    Node* p = L->next;
    while (p) 
    {
        printf("%c ", p->data);
        p = p->next;
    }
}

单链表的应用场景

单链表在实际的软件开发中有广泛的应用，例如：

• 数据库系统中的链表索引。

• 实现栈和队列等其他数据结构。
• 图算法中的邻接表表示。