数据结构（C语言版-顺序表和链表）

发布时间：2024-11-17 15:01

1.顺序表和链表

  1. 线性表
  2. 顺序表
  3. 链表
  4. 顺序表和链表的区别和联系

1.静态顺序表

#pragma once
#define N 1000
typedef double SLDataType

    
//静态顺序表
typedef struct SeqList{
    SLDataType a[N];
    int size; //表示数组中存储了多少个函数
}SL;
///接口函数 ---命名风格跟着STL
void SeqInit(SL* ps);

//静态特点：如果满了就不让插入 缺点：给多少的合适呢？这个很难确定

//N给小了不够用，N给大了浪费
void SeqPushBack(SL* ps,SLDataType x);
void SeqPopBack(SL* ps);
void SeqPushFront(SL* ps,SLDataType x);
void SeqPopFront(SL* ps);
void SeqPrintf(SL* ps);
//

2.动态顺序表

#pragma once
typedef int SLDataType
//动态顺序表
typedef struct SeqList{
    SLDataType *a;
    int size; //表示数组中存储了多少个函数
	int capacity; //数据实际能存的空间容量是多大
}SL;
///接口函数 ---命名风格跟着STL
void SeqListInit(SL* ps);

//静态特点：如果满了就不让插入 缺点：给多少的合适呢？这个很难确定

//N给小了不够用，N给大了浪费
void SeqListPushBack(SL* ps,SLDataType x);
void SeqListPopBack(SL* ps);
void SeqListPushFront(SL* ps,SLDataType x);
void SeqListPopFront(SL* ps);
//

2.1初始化

  • 函数传参，形参是实参的拷贝，形参的改变不会影响实参
#include \"SeqList.h\"
void SeqListInit(SL ps){
    ps.a=NULL;
    ps.size=ps.capacity=0;
}
void SeqListPushBack(SL* ps,SLDataType x);
void SeqListPopBack(SL* ps);
void SeqListPushFront(SL* ps,SLDataType x);
void SeqListPopFront(SL* ps);

#include \"SeqList.h\"
void SeqListInit(SL* ps){
    ps.a=NULL;
    ps.size=ps.capacity=0;
}
void SeqListPushBack(SL* ps,SLDataType x);
void SeqListPopBack(SL* ps);
void SeqListPushFront(SL* ps,SLDataType x);
void SeqListPopFront(SL* ps);

#include \"SeqList.h\"
void TestSeqList1()
{
    SL sl;
    SeqListInit(&sl);
}
int main(){
    
    return 0;
}

2.2尾插

讨论一下情况：

  1. 空间足够
  2. 空间不够
    1. 原来为空
    2. 已经满了
  • 单独使用realloc的时候也能实现malloc的效果
#include \"SeqList.h\"
void SeqListInit(SL* ps){
    ps.a=NULL;
    ps.size=ps.capacity=0;
}
void SeqPushBack(SL* ps,SLDataType x){
     if(ps->capacity=ps->size){
           int newcapacity=(capacity==0?(4:capacity*2));
           SLDataType* tmp=(SLDataType*)realloc(ps->a,newcapacity*sizeof(SLDataType));
            if(tmp==NULL){
                perror(\"realloc failed\");
                exit(-1);
            }
         	ps->a=tmp;
         	ps->capacity=newcapacity;
     }
     ps->a[size]=x;
     ps->size++;
}
void SeqPrintf(SL* ps){
    for(int i=0;i<ps->size;i++){
        printf(\"%d \",ps->a[i]);
    }printf(\"\\n\");
}
void SeqPopBack(SL* ps);
void SeqPushFront(SL* ps,SLDataType x);
void SeqPopFront(SL* ps);

#include \"SeqList.h\"
void TestSeqList1()
{
    SL sl;
    SeqInit(&sl);
    SeqPushBack(&s1,1);
    SeqPushBack(&s1,2);
    SeqPushBack(&s1,3);
    SeqPushBack(&s1,4);
    SeqPushBack(&s1,5);
}
int main(){
    
    return 0;
}

2.3destroy清零空间

void SeqListDestroy(SL* ps){
    free(ps->a);
    ps->a=NULL;
    ps->size=ps->capacity=0;
}

#include \"SeqList.h\"
void TestSeqList1()
{
    SL sl;
    SeqInit(&sl);
    SeqPushBack(&s1,1);
    SeqPushBack(&s1,2);
    SeqPushBack(&s1,3);
    SeqPushBack(&s1,4);
    SeqPushBack(&s1,5);
    
    SeqListDestroy(&s1);
}
int main(){
    
    return 0;
}

2.4尾删

void SeqListPopBack(ST* ps){
     assert(ps->size!=0);
     ps->size--;
}

#include \"SeqList.h\"
void TestSeqList1()
{
    SL sl;
    SeqInit(&sl);
    SeqPushBack(&s1,1);
    SeqPushBack(&s1,2);
    SeqPushBack(&s1,3);
    SeqPushBack(&s1,4);
    SeqPushBack(&s1,5);
    
    SeqPushPop();
    SeqPushPop();
    SeqPushPop();
    SeqPushPop();
    SeqPushPop();
    SeqPushPop();
    
    SeqListDestroy(&s1);
}
int main(){
    TestSeqList1();
    return 0;
}

2.5头插

void SeqPushFront(Sq* ps){
     if(ps->sz==ps->capacity){
          int newcapacity=(capacity==0?4:capacity*2);
          SLDataType* tmp=(SLDataType*)realloc(capacty*sizeof(SLDataType));
     	  if(tmp==NULL){
              perror(\"realloc\");
              exit(-1);
          }
          ps->a=tmp;
          ps->capacity=newcapacity;
     }
     int end=ps->size-1;
     while(end>=0){
         ps->a[end+1]=ps->a[end];
         end--;
     }
     ps->a[0]=x;
     ps->sz++;
}

void TestSeqList2(){
    SL sl;
    SeqInit(&sl);
    SeqPushBack(&s1,1);
    SeqPushBack(&s1,2);
    SeqPushBack(&s1,3);
    SeqPushBack(&s1,4);
    SeqPushBack(&s1,5);
    
    SeqListPushFront(&s1,10);
    SeqListPushFront(&s1,20);
    SeqListPushFront(&s1,30);
    SeqListPushFront(&s1,40);
    SeqListPushFront(&s1,50);
    SeqPrintf(&s1);
    SeqListDestroy(&s1);
}
int main(){
    TestSeqList1();
    TestSeqList2();
}

2.6扩容函数

void SeqListCheckCapacity(Sq* ps){
     if(ps->capacity==ps->size){
          int newcapacity=(capacity==0?4:capacity*2);
          SLDataType* tmp=(DataType*)realloc(newcapacity*sizeof(SLDataType));
         if(tmp==NULL){
             perror(\"SeqListCheckCapacity\");
             exit(-1);
         }
         ps->a=tmp;
         ps->capacity=newcapacity;
     }
}

2.7头删

void SeqPopFront(SL* sq){
     assert(ps->size>0);
     int begin= 1;
     while(begin<ps->size){
         sq->a[begin-1]=sq->a[begin];
         begin++;
     }
     ps->size--;
}

2.8其他接口

2.8.1 find

int SeqListFind(SL* ps,SLDataType x){
     for(int i=0;i<ps->size;i++){
         if(ps->a[i]==x){
			return i;
         }
     }
    return -1;
}

2.8.2 insert

头插尾插可以复用insert。

// 指定pos下标位置插入
void SeqListInsert(SL* ps,int pos,SLDataType x){
     assert(pos>=0&&pos<=ps->size);
     SeqCheckList(ps);
     LL ed=ps->size;
     while(ed>pos){
         ps->a[ed]=ps->a[ed-1];
         ed--;
     }
     ps->a[pos]=x;
     ps->size++;
}

2.8.3Erase

头删尾删可以复用erase

void SeqListErase(SL* ps,int pos,SLDataType x){
     assert(pos>=0&&pos<ps->size);
     ps->size--;
     while(pos<ps->size){
         ps->a[pos]=ps->a[pos+1];
         pos++;
     }
}

3.相关面试题

4.顺序表的缺陷与链表的提出

顺序表缺陷：

  1. 空间不够需要扩容，扩容是有消耗的。
  2. 顺序表要求数据从开始位置连续存储，那么我们在头部或者中间位置插入删除数据就需要挪动数据，挪动数据是有消耗的
  3. 避免频繁扩容，一次一般都是按倍数去扩2倍。可能会存在一定空间的浪费。

顺序表优点：

支持随机访问

针对顺序表缺陷，就设计出链表。

链表优点：

  1. 按需申请空间，不用了就释放空间（更合理地使用了空间）
  2. 头部中间插入删除数据，不需要挪动数据

链表缺点：

每一个数据，都要存一个指针去链接后面数据节点

不支持随机访问（用下标直接访问第i个）【比如二分，优化的快排等都要这个性质】

2.链表

前言：

顺序表的缺陷：

  1. 空间不够需要扩容，扩容是有消耗的。
  2. 顺序表要求数据从开始位置连续存储，那么我们在头部或者中间位置插入删除数据就需要挪动数据，挪动数据是有消耗的
  3. 避免频繁扩容，一次一般都是按倍数去扩2倍。可能会存在一定空间的浪费。

针对顺序表缺陷，就设计出链表。

优点：

  1. 按需申请空间，不用了就释放空间（更合理地使用了空间）
  2. 头部中间插入删除数据，不需要挪动数据

缺点：

每一个数据，都要存一个指针去链接后面数据节点

不支持随机访问（用下标直接访问第i个）【比如二分，优化的快排等都要这个性质】

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

  4. 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。在笔试面试中出现很多。

  5. 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。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很多优势，实现反而简单了。

    1. 比如插入的时候第一个结点，单链表还要二级指针和找尾。而带头双向就一步到位。

1.无头单项循环链表

\"数据结构（C语言版-顺序表和链表）_第1张图片\"

链表的逻辑图和物理内存图

逻辑结构：想象出来的，更形象，方便理解。

\"数据结构（C语言版-顺序表和链表）_第2张图片\"

物理结构：

\"数据结构（C语言版-顺序表和链表）_第3张图片\"

2.链表的模拟实现

2.1单链表的接口

//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位置之后插入x
// 分析思考为什么不在pos位置之前插入？
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLTDateType x);
// 单链表删除pos位置之后的值
// 分析思考为什么不删除pos位置？
void SListEraseAfter(SListNode* pos);

2.2单链表的结构定义

//SList.h
#pragma once
#include 
#include 

typedef int SLTDateType;

typedef struct SListNode
{
	SLTDateType data;
	struct SListNode* next;
}SLTNode;

void SListPrint(SLTNode* phead);
void SListPushBack(SLTNode** pphead, SLTDateType x);

2.3单链表的尾插

\"数据结构（C语言版-顺序表和链表）_第4张图片\"

#include \"SList.h\"
//这块也可以二级指针但没必要
void SListPrint(SLTNode* phead)
{
	SLTNode* cur = phead;
	while (cur != NULL)
	{
		printf(\"%d->\", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
}
// 单链表尾插
// 尾节点的标志是next==NULL
// 注意由于开始的空节点要变成一个节点，因此要二级指针
void SListPushBack(SListNode** pphead, SLTDateType x){
    STLNode* newnode =(STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));
    newnode->val=x;
    newnode->next=NULL;
    if(*pphead==NULL){
        *pphead=newnode;
        return;
    }
    //找到尾节点
    SLTNode* tail=*pphead;
    while(tail->next!=NULL){
        tail=tail->next;
    }
    //
	tail->next=newnode;
}
//但是空的时候 ->是解引用访问对应内存，开始时空的肯定崩掉。

注意这里存在实参和形参的问题。也就是老生常谈的值拷贝。

由于直接传指针只会进行指针的值赋值，要改变外面的指针变量需要在函数参数中传指针地址，参数中以二级指针接收来处理。

//改变不了实参i
void fun(int i){
	i=3;
}
//能改变实参i
void fun(int* i){
	*i=3;
}
//该表不了实参int* i
void fun(int* i){
	i=NULL;
}
//能改变实参int* i
void fun(int** i){
	*i=NULL;
}

2.4单链表的头插

\"数据结构（C语言版-顺序表和链表）_第5张图片\"

void SListPushFront(SLTNode** pphead, SLTDateType x)
{
	SLTNode* newnode = BuyListNode(x);

	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}

2.5单链表的尾删

先想清楚问题：头删和尾删要不要二级指针

头删除要改变plist一定要。

尾巴删除到一个节点的时候就要二级指针了。

所以两个统一要

  • 尾删处理前一个节点置NULL的方法：

    1. 两个变量交替
    2. 判tail->next->next是否为空

    但是两种方法都存在单个节点的缺陷问题

void SlistPopBack(STLNode** pphead){
    STLNode* prev=NULL;
    STLNode* tail=*pphead;
    while(tail->next){
        prev=tail;
        tail=tail->next;
    }
    free(tail);
    tail=NULL;
    prev->next=NULL;
}

STLNode* tail=**pphead;
while(tail->next->next){
    tail=tail->next;
}
free(tail->next);
tail->next=NULL;

  • 所以要分类讨论链表为空，单个节点，多个节点

    void SlistPopBack(STLNode** pphead){
    assert(*pphead!=NULL);//判链表为空
    
    STLNode* prev=NULL;
    STLNode* phead=*pphead;
    //一个节点
    if((*pphead)->next==NULL){
        free(*pphead);
        *phead=NULL;
    }//两个及多个节点
    else{
       
    	while(tail->next){
        	prev=tail;
        	tail=tail->next;
    	}
    	free(tail);
    	tail=NULL;
    	prev->next=NULL;
    }
}

2.6单链表的头删

同样类比头删，考虑一下链表为空，单个节点和两个及多个节点的情况

void SListPopFront(STLNode** pphead)
{
    //空链表
    assert( *(pphead)!=NULL );
    //1个
    if((*pphead)->Next==NULL){
        free(*pphead);
        *pphead=NULL;
    }
    else{
        STLNode* phead=(*pphead)->next;
        free(*pphead);
        *pphead=phead;
    }
}
  • 但是发现这个头删的1个节点及多个节点的情况是能合并的
void SListPopFront(STLNode** pphead)
{
    //空链表
    assert( *(pphead)!=NULL );
    //1个及多个
    STLNode* phead=(*pphead)->next;
    free(*pphead);
    *pphead=phead;
}

2.7单链表的查找及修改

返回节点指针可以修改

SLTNode* SListFind(SLTNode* phead,STLDateType x){
    SLTNode* cur = phead;
    while(cur){
        if(cur->data==x){
            return cur;
        }
        else{
            cur=cur->next;
        }
    }
    return NULL;
}
void TestSList4(){
    
    SLTNode* pos =SListFind(plist,2);
    int i=1;
    while(pos){
        printf(\"第%d个pos节点:%p->%d\\n\",i++,pos,pos->data);
        pos=SListFind(pos->next,2);
    }
    
    //第一个 3修改成30
    pos=SListFind(plist,3);
    if(pos)
    {
        pos->data=30;
    }
    SListPrint(plist);
}

2.8单链表的前插入与STL后插入（InsertAfter）

大致有两种方式，第一种也是很多书上的方式

void SListInsert(SLTNode* phead,int pos,SLTDateType x){

};

这里采用第二种方式：在pos位置之前去插入一个节点。【这里遵循STL库forward_list的方式】

void SListInsert(SLTNode** phead,SLTNode* pos,SLTDateType x);

pos位置是find函数找的。

但是要注意如果搜到的元素是第一个元素，要转化成头插函数处理

\"数据结构（C语言版-顺序表和链表）_第6张图片\"

void TestSList5()
{
	SLTNode* plist = NULL;
	SListPushFront(&plist, 1);
	SListPushFront(&plist, 2);
	SListPushFront(&plist, 3);
	SListPushFront(&plist, 4);
	SListPrint(plist);

	SLTNode* pos = SListFind(plist, 3);
	if (pos)
	{
		SListInsert(&plist, pos, 30);
	}
	SListPrint(plist);
}

void SListInsert(SLTNode** phead,SLTNode* pos,SLTDateType x)
{
    assert(pos!=NULL);
    STLNode* newnode=BuyListNode(x);
    //找到pos的前一个位置
    if(*pphead==pos){
           SListPushFront(phead,x);
    }
    else{
        STLNode* posPrev=*pphead;
    	while(posPrev->next!=pos)
    	{
        	posPrev=posPrev->next;
    	}
    	posPrev->next=newnode;
    	newnode->next=pos;
    }u
}

但是前面插入比较麻烦，所以像后面STL里面实现的都是pos后面插入。一个是为了简便，第二个是为了节省一层 ${O(n)} $的常数（利用了find的O（n）查找一次）

//在pos的后面插入，这个更简单也更适合
void SListInsert_After(STLNode* pos,SLTDateType x){
     assert(pos!=NULL);
     STLNode* newnode=(STLNode*)malloc(sizeof(STLNode));
     STLNode* tmp=pos->next;
     pos->next=newnode;
     newnode->next=tmp;
}

2.9单链表的删除与后删除（EraseAfter）

void SListErase(SLTNode** phead,SLTNode* pos){ 
     STLNode* head=*SLTNode phead;
     assert(head!=NULL);
     if(head==pos){
         *phead=head->next;
         free(head);
         //SListPopFront(pphead);复用！
     }
     else{
         STLNode* prev=*STLNode phead;
         while(prev->next!=pos){
             prev=prve->next;
         }
         prev->next=pos->next;
         free(pos);
     }
}

虽然EraseAfter有点反直觉

void SListEraseAfter(SLTNode* phead,STLNode* pos){
     assert(pos!=NULL);
     assert(phead->next!=NULL)
     STLNode* tmp=pos->next;
     pos->next=pos->next->next;
     free(tmp);   
}

2.10单链表的销毁

void SListDestroy(SLTNode** phead){
    assert(phead);
    STLNode* head=*phead;
    while(head->next!=NULL){
        STLNode* tmp=head;
        head=head->next;
        free(tmp);
    }
    *phead=NULL;
}

2.*测试代码

#include \"SList.h\"

void TestSList1()
{
	SLTNode* plist = NULL;
	SListPushBack(&plist, 1);
	SListPushBack(&plist, 2);
	SListPushBack(&plist, 3);
	SListPushBack(&plist, 4);

	SListPrint(plist);

	SListPushFront(&plist, 1);
	SListPushFront(&plist, 2);
	SListPushFront(&plist, 3);
	SListPushFront(&plist, 4);
	
	SListPrint(plist);
}

void TestSList2()
{
	SLTNode* plist = NULL;
	SListPushFront(&plist, 1);
	SListPushFront(&plist, 2);
	SListPushFront(&plist, 3);
	SListPushFront(&plist, 4);

	SListPopBack(&plist);
	SListPopBack(&plist);
	SListPopBack(&plist);
	SListPopBack(&plist);
	//SListPopBack(&plist);

	SListPrint(plist);
}

void TestSList3()
{
	SLTNode* plist = NULL;
	SListPushFront(&plist, 1);
	SListPushFront(&plist, 2);
	SListPushFront(&plist, 3);
	SListPushFront(&plist, 4);

	SListPopFront(&plist);
	SListPrint(plist);

	SListPopFront(&plist);
	SListPrint(plist);

	SListPopFront(&plist);
	SListPrint(plist);

	SListPopFront(&plist);
	SListPrint(plist);
}

void TestSList4()
{
	SLTNode* plist = NULL;
	SListPushFront(&plist, 1);
	SListPushFront(&plist, 2);
	SListPushFront(&plist, 3);
	SListPushFront(&plist, 2);
	SListPushFront(&plist, 4);
	SListPushFront(&plist, 2);
	SListPushFront(&plist, 2);
	SListPushFront(&plist, 4);
	SListPrint(plist);

	// 找
	SLTNode* pos = SListFind(plist, 2);
	int i = 1;
	while (pos)
	{
		printf(\"第%d个pos节点:%p->%d\\n\",i++, pos, pos->data);
		pos = SListFind(pos->next, 2);
	}

	// 修改 3->30
	pos = SListFind(plist, 3);
	if (pos)
	{
		pos->data = 30;
	}
	SListPrint(plist);
}

void TestSList5()
{
	SLTNode* plist = NULL;
	SListPushFront(&plist, 1);
	SListPushFront(&plist, 2);
	SListPushFront(&plist, 3);
	SListPushFront(&plist, 4);
	SListPrint(plist);

	SLTNode* pos = SListFind(plist, 3);
	if (pos)
	{
		SListInsert(&plist, pos, 30);
	}
	SListPrint(plist);

	pos = SListFind(plist, 1);
	if (pos)
	{
		SListInsert(&plist, pos, 10);
	}
	SListPrint(plist);

	pos = SListFind(plist, 4);
	if (pos)
	{
		SListInsert(&plist, pos, 40);
	}
	SListPrint(plist);
}

//int main()
//{
//	//TestSList1();
//	//TestSList2();
//	//TestSList3();
//	//TestSList4();
//	TestSList5();
//
//
//	return 0;
//}



 // Definition for singly-linked list.
 struct ListNode {
     int val;     
	 struct ListNode *next;
 };

struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val){
	struct ListNode* prev = NULL, *cur = head;
	while (cur)
	{
		if (cur->val == val)
		{
			// 1、头删
			// 2、中间删除
			prev->next = cur->next;
			free(cur);
			cur = prev->next;
		}
		else
		{
			// 迭代往后走
			prev = cur;
			cur = cur->next;
		}
	}

	return head;
}

int main()
{
	// 方便快速调试oj代码
	struct ListNode* n1 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
	struct ListNode* n2 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
	struct ListNode* n3 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
	struct ListNode* n4 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
	n1->val = 7;
	n2->val = 7;
	n3->val = 7;
	n4->val = 7;
	n1->next = n2;
	n2->next = n3;
	n3->next = n4;
	n4->next = NULL;

	struct ListNode* head = removeElements(n1, 7);


	return 0;
}

3.单链表的学习目的

单链表的缺陷还是很多的，单纯单链表的增删查改意义不大。

  1. 很多OJ题考查的都是单链表（因为单链表有缺陷）
  2. 单链表更多的是作为复杂结构的子结构，如哈希桶，邻接表

链表存储数据还是要用带头双向循环链表。

4.链表练习题

由于单链表的结构，所以要考虑

  1. 单个节点
  2. 操作的刚好是第一个节点
  3. 空链表

对于RE等报错的处理方法：

  1. 走读代码，画图对照样例

  2. 实在不行放VS调试（注意面试没有调试）

    1. 把oj定义的结构体注释删除

    2. 手动创建一个链表，malloc节点

    3. 样例板子如下：

    4. struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val){
	struct ListNode* prev = NULL, *cur = head;
	while (cur)
	{
		if (cur->val == val)
		{
			// 1、头删
			// 2、中间删除
			prev->next = cur->next;
			free(cur);
			cur = prev->next;
		}
		else
		{
			// 迭代往后走
			prev = cur;
			cur = cur->next;
		}
	}

	return head;
}

int main()
{
	// 方便快速调试oj代码
	struct ListNode* n1 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
	struct ListNode* n2 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
	struct ListNode* n3 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
	struct ListNode* n4 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
	n1->val = 7;
	n2->val = 7;
	n3->val = 7;
	n4->val = 7;
	n1->next = n2;
	n2->next = n3;
	n3->next = n4;
	n4->next = NULL;

	struct ListNode* head = removeElements(n1, 7);

	return 0;
}

反转链表

2.带头双向循环链表

  • 哨兵位，不存储有效数据
  • 遍历先从头结点的next开始走，往下走走回phead结束

\"数据结构（C语言版-顺序表和链表）_第7张图片\"

//带头+双向+循环链表增删查改框架
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);


#pragma once

typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
    struct ListNode* next;
    struct ListNode* prev;
    LTDataType data;
}ListNode;

ListNode* BuyListNode(LTDataType x){
    ListNode* node=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    node->next=node->prev=NULL;
    node->data=x;
    return node;
}
ListNode* ListInit(){
    ListNode* phead=BuyListNode(0);
    phead->next=phead;
    phead->prev=phead;
}
//后期发现可以复用insert(phead,x);
void ListPushBack(ListNode* phead,LTDataType x){
    assert(phead);
    ListNode* tail=phead->prev;
    ListNode* newNode=BuyListNode(x);
    
    tail->next=newNode;
    newNode->prev=tail;
    newNode->next=phead;
    phead->prev=newNode;
}
//后期发现可以复用insert(phead->next,x);
void ListPushFront(ListNode* phead,LTDataType x){
     assert(phead);
     ListNode* right=phead->next;
     ListNode* newnode =BuyListNode(x);
    
     phead->next=newcode;
     newcode->prev=phead;
     newcode->next=right;
     right->prev=newcode;
}
///后期发现可以复用ListErase(phead-prev)
void ListPopBack(ListNode* phead){
    assert(phead);
    assert(phead->next!=phead);///保证数据不是头结点自己
    ListNode* tail=phead->prev;
     ListNode* right=tail->prev;
     free(tail);
     phead->prev=right;
     right->next=phead;
}
//后期发现可以复用ListErease(phead->next);
void ListPopFront(ListNode* phead){
     assert(phead);
     assert(phead->next!=phead);//保证数据不是头节点自己
	 ListNode* de=head->next;
     ListNode* ne=de->next;
     free(de); 
     ne->prev=phead;
     head->next=ne;
}
void ListPrint(ListNode* phead){
     ListNode* cur=phead->next;
     while(cur!=phead){
         printf(\"%d \",phead->data);
      	 cur=cur->next;
     }printf(\"\\n\");
}
ListNode* Listfind(ListNode* phead,LTDataType x){
    assert(phead);
    ListNode* cur=phead->next;
    while(cur!=phead){
        if(cur->data==x){
            return cur;
        }
        cur=cut->next;
    }
}
void ListInsert(ListNode* pos,LTDataTyped x){
    assert(pos);
    
    ListNode* prev=pos->prev;
    ListNode* newnode=BuyListNode(x);
    prev->next=newnode;
    newnode->prev=prev;
    newnode->next=pos;
    pos->prev=newnode;
}
void ListErase(ListNode* pos){
     assert(pos);
    
     ListNode* pre=pos->prev;
     ListNode* next=pos->next;
     pre->next=next;
     next->prev=prev;
     free(pos);
}

int ListEmpty();
int ListSize(ListNode* phead);
void ListDestroy(ListNode* phead){
    assert(phead);
    ListNode* cur=phead->next;
    while(cur!=phead){
        ListNode* next=cur->next;///提前保存
        free(cur);
 		cur=next;
    }
    free(phead);
    phead=NULL;//一级指针没用，这是临时变量
    //1.传二级指针
    //2.用完自己赋值NULL;保持接口的一致性
}

void TestList1()
{
    ListNode* plist=ListInit();
    ListPushBack(plist,1);
    ListPushBack(plist,2);
    ListPushBack(plist,3);
    ListPushBack(plist,4);
    
    ListPrint(plist);
}
void TestList2()
{
    ListNode* plist=ListInit();
    ListPushBack(plist,1);
    ListPushBack(plist,2);
    ListPushBack(plist,3);
    ListPushBack(plist,4);
    
    ListPrint(plist);
    
    ListPushFront(plist,1);
    ListPushFront(plist,2);
    ListPushFront(plist,3);
    ListPushFront(plist,4);
    ListPrint(plist);
}
void TestList2(){
    ListNode* plist=ListInit();
    ListPushBack(plist,1);
    ListPushBack(plist,2);
    ListPushBack(plist,3);
    ListPushBack(plist,4);
    ListPushBack(plist,5);
    ListPushBack(plist,6);
    
    ListNode* pos=ListFind(plist,4);
    if(pos){
        ListInsert(pos,40);
    }
    ListPrint(plist);
}
  • 10~15min实现一个双向链表
    • 上来把insert和erase写了然后就可以复用了。

3.顺序表和链表比较

顺序表：

优点：

  1. 支持随机访问。需要随机访问结构支持算法可以很好地适用。
  2. cpu高速缓存命中率更高

缺点：

  1. 头部中间插入删除时间效率低。O(N)
  2. 连续的物理空间，空间不够了以后需要增容
    1. 增容就有一定程度消耗
    2. 为了避免频繁增容，一般我们都按倍数去增，用不完可能存在一定的空间浪费。

链表（双向带头循环链表）

优点：

  1. 任意位置插入删除效率高
  2. 按需申请释放空间

缺点：

  1. 不支持随机访问。（用下标访问意味着一些排序，二分查找等在这种结构上不适用）
  2. 链表存储一个值，同时要存储连接指针，也有一定的消耗。
  3. cpu高速缓存命中率更低

对于缓存结构：

\"数据结构（C语言版-顺序表和链表）_第8张图片\"

假设不命中，一次加载20byte到缓存（具体加载多大取决硬件体系）

当访问数据的时候会先在cache里面找，找不到再去内存找。（即缓存不命中）

而顺序表的连续存储根据局部性原理命中率肯定是大于链表的。因为链表本身的空间存储都是不连续的，命中一块也不一定能命中另一块。根据替换算法还会造成缓存污染。

具体了解可以参考【https://coolshell.cn/articles/20793.html】

不同点 顺序表 链表
存储空间上 物理上一定连续 逻辑上连续，但物理上不一定连续
随机访问 支持O（1） 不支持；O（n）
任意位置插入或者删除元素 可能需要搬移元素，效率低O（N） 只需修改指针指向
插入 动态顺序表，空间不够时需要扩容 没有容量的概念
应用场景 元素高效存储+频繁访问 任意位置插入和删除频繁
缓存利用率 高 低

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