【数据结构与算法】指针美学与链表思维：单链表核心操作全实现与深度精讲

Ne0inhk

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【数据结构与算法】指针美学与链表思维：单链表核心操作全实现与深度精讲
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文章目录

前言

单链表是数据结构中最基础也最核心的线性表之一，熟练掌握其查找、指定位置插入与删除等操作，是深入学习算法与数据结构的关键一步。本文将从零实现单链表的常用接口，详细拆解每一步思路与代码细节，帮助大家真正理解指针操作与链表结构，夯实编程基础，为后续复杂结构打下扎实功底。

一、查找

思路： 遍历：pcur指向头结点，循环，当pucr不为空进入循环，pucr里面指向的数据为要查找的值的时候就返回pcur否则将pucr下一个结点的地址赋值给pcur然后继续判断，直到找到值。如果为空直接返回。

代码：

SLTNode*SLTFind(SLTNode* phead,SLTDataType x){ SLTNode* pcur = phead;while(pcur){if(pcur->data == x)return pcur; pcur = pcur->next;}return NULL;}

测试：

//测试查找voidtest1(){ SLTNode* head = NULL;SLTPushFront(&head,1);SLTPushFront(&head,2);SLTPushFront(&head,3); SLTNode* find =SLTFind(head,1);if(find)printf("找到了！\n");elseprintf("未找到\n");}

运行结果：

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时间复杂度：O(n)

二、指定位置之前或之后插入元素

2.1 在指定位置之前

思路： 头文件不能为空，也不能在空之前插入结点，首先要找到pos位置的前一个结点让它的next指针指向newnode，然后让newnode的next指针指向pos。如何找到pos的前一个结点？那就是遍历，从头结点开始，向后遍历，直到prev的next指针指向pos则就是pos的前一个结点。这里要注意，当pos为头结点的时候，执行的操作就变为了头插。

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代码：

//在指定位置之前插入voidSLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos,SLTDataType x){assert(pphead && pos);//只有一个节点if(pos ==*pphead)SLTPushFront(pphead, x);else{ SLTNode* newnode =SLTBuyNode(x); SLTNode* prev =*pphead;while(prev->next != pos) prev = prev->next; newnode->next = pos; prev->next = newnode;}}

测试：

//测试在指定位置之前插入voidtest1(){ SLTNode* head = NULL;SLTPushBack(&head,1);SLTPushBack(&head,2);SLTPushBack(&head,3); SLTNode* find =SLTFind(head,2);if(find)SLTInsert(&head, find,7);SLTPrint(head);//打印}

运行结果：

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时间复杂度：O(1)

2.2 在指定位置之后

思路： 当pos->next = newnode后，newnode->next = pos->next就变成了newnode->next = newnode，因为仅仅根据pos就能够找到下一个结点，不需要遍历，所以只用传两个数据就可，而且当pos为尾结点时插入数据，这个代码也没问题，不需要像pos在头结点前插入时一样重新调用一下头插函数

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代码：

//在指定位置之后插入voidSLTInsertAfter(SLTNode** pphead, SLTNode* pos,SLTDataType x){assert(pphead && pos); SLTNode* newnode =SLTBuyNode(x); newnode->next = pos->next; pos->next = newnode;}

测试：

//测试在指定位置之后插入voidtest1(){ SLTNode* head = NULL;SLTPushBack(&head,1);SLTPushBack(&head,2);SLTPushBack(&head,3); SLTNode* find =SLTFind(head,2);if(find)SLTInsertAfter(&head, find,7);SLTPrint(head);//打印}

运行结果：

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时间复杂度：O(1)

三、指定位置删除或指定位置之后删除

3.1 在指定位置

思路： 这里还是通过遍历找到prev就是pos的前一个结点，然后让prev->next = pos->next,然后释放掉需要删除的那个结点
当pos为头结点的时候，通过遍历prev->next 并不能找不到pos，所以此时需要进行头删操作的引用

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代码：

voidSLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos){assert(pphead && pos);//头结点if(pos ==*pphead)SLTPopFront(pphead);else{//寻找该位置前一个节点 SLTNode* prev =*pphead;while(prev->next != pos) prev = prev->next; prev->next = pos->next;free(pos); pos = NULL;}}

测试：

//测试在指定位置删除voidtest1(){ SLTNode* head = NULL;SLTPushBack(&head,1);SLTPushBack(&head,2);SLTPushBack(&head,3); SLTNode* find =SLTFind(head,2);if(find)SLTErase(&head, find);SLTPrint(head);//打印}

运行结果：

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时间复杂度：O(1)

3.2 指定位置之后

思路： 但是当pos为尾结点的时候，pos->next为NULL，所以del->next是对空指针解引用就会报错，所以在assert里面再加入一个条件assert(pos && pos->next)

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代码：

//在指定位置之后删除voidSLTEraseAfter(SLTNode** pphead, SLTNode* pos){assert(pphead && pos); SLTNode* del = pos->next; pos->next = del->next;free(del); del = NULL;}

测试：

//测试在指定位置之后删除
void test1()
{
SLTNode* head = NULL;
SLTPushBack(&head, 1);
SLTPushBack(&head, 2);
SLTPushBack(&head, 3);

SLTNode* find = SLTFind(head, 2); if (find) SLTEraseAfter(&head, find); SLTPrint(head); //打印

}

运行结果：

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时间复杂度：O(1)

四、代码展现

4.1 SList.h

#include <stdio.h>#include <stdlib.h> #include <assert.h> typedef int SLTDataType; typedef structSLTNode{SLTDataType data;//数值域 structSLTNode* next;//指针域外}SLTNode;voidSLTPrint(SLTNode* phead);//打印voidSLTDestory(SLTNode** pphead);//销毁voidSLTPushBack(SLTNode** pphead,SLTDataType x);//尾插voidSLTPushFront(SLTNode** pphead,SLTDataType x);//头插voidSLTPopBack(SLTNode** pphead);//尾删voidSLTPopFront(SLTNode** pphead);//头删 SLTNode*SLTFind(SLTNode* phead,SLTDataType x);//查找voidSLTInsert(SLTNode** pphead,SLTNode* pos,SLTDataType x);//在指定位置之前插入voidSLTInsertAfter(SLTNode** pphead, SLTNode* pos,SLTDataType x);//在指定位置之后插入voidSLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos);//在指定位置删除voidSLTEraseAfter(SLTNode** pphead, SLTNode* pos);//在指定位置之后删除

4.2 SList.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include "SList.h"//打印voidSLTPrint(SLTNode* phead){ SLTNode* pcur = phead;while(pcur){printf("%d->", pcur->data); pcur = pcur->next;}printf("NULL\n");}//节点申请 SLTNode*SLTBuyNode(SLTDataType x){ SLTNode* newnode =(SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));if(newnode == NULL){printf("开辟失败！\n");exit(-1);} newnode->data = x; newnode->next = NULL;return newnode;}//销毁voidSLTDestory(SLTNode** pphead){ SLTNode* pcur =*pphead;while(pcur){ SLTNode* next = pcur->next;free(pcur); pcur = next;}*pphead = NULL;//手动置空，避免成为野指针}//尾插voidSLTPushBack(SLTNode** pphead,SLTDataType x){assert(pphead); SLTNode* newnode =SLTBuyNode(x);//申请节点if(*pphead == NULL)//链表为空，新节点为首节点*pphead = newnode;else{ SLTNode* pcur =*pphead;while(pcur->next != NULL)//寻找尾节点 pcur = pcur->next; pcur->next = newnode;}}//头插voidSLTPushFront(SLTNode** pphead,SLTDataType x){assert(pphead); SLTNode* newnode =SLTBuyNode(x); newnode->next =*pphead;*pphead = newnode;}//尾删voidSLTPopBack(SLTNode** pphead){//链表不能为空assert(pphead &&*pphead);//只有一个节点if((*pphead)->next == NULL){free(*pphead);*pphead = NULL;}else{ SLTNode* prev = NULL;//尾节点的前一个节点 SLTNode* pcur =*pphead;while(pcur->next != NULL){ prev = pcur; pcur = pcur->next;}free(pcur); pcur = NULL; prev->next = NULL;}}//头删voidSLTPopFront(SLTNode** pphead){assert(pphead &&*pphead); SLTNode* next =(*pphead)->next;//指向头节点下一个节点free(*pphead);*pphead = next;//下一个节点成为新的头结点}//查找 SLTNode*SLTFind(SLTNode* phead,SLTDataType x){ SLTNode* pcur = phead;while(pcur){if(pcur->data == x)return pcur; pcur = pcur->next;}return NULL;}//在指定位置之前插入voidSLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos,SLTDataType x){assert(pphead && pos);//只有一个节点if(pos ==*pphead)SLTPushFront(pphead, x);else{ SLTNode* newnode =SLTBuyNode(x); SLTNode* prev =*pphead;while(prev->next != pos) prev = prev->next; newnode->next = pos; prev->next = newnode;}}//在指定位置之后插入voidSLTInsertAfter(SLTNode** pphead, SLTNode* pos,SLTDataType x){assert(pphead && pos); SLTNode* newnode =SLTBuyNode(x); newnode->next = pos->next; pos->next = newnode;}//在指定位置删除voidSLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos){assert(pphead && pos);//头结点if(pos ==*pphead)SLTPopFront(pphead);else{//寻找该位置前一个节点 SLTNode* prev =*pphead;while(prev->next != pos) prev = prev->next; prev->next = pos->next;free(pos); pos = NULL;}}//在指定位置之后删除voidSLTEraseAfter(SLTNode** pphead, SLTNode* pos){assert(pphead && pos); SLTNode* del = pos->next; pos->next = del->next;free(del); del = NULL;}

4.3 test.c

#include "SList.h"//测试尾插//void test1()//{// SLTNode* head = NULL;// SLTPushBack(&head, 1);// SLTPushBack(&head, 2);// SLTPushBack(&head, 3);// SLTPrint(head); //打印//}//测试头插//void test1()//{// SLTNode* head = NULL;// SLTPushFront(&head, 1);// SLTPushFront(&head, 2);// SLTPushFront(&head, 3);// SLTPrint(head); //打印//}//测试尾删//void test1()//{// SLTNode* head = NULL;// SLTPushBack(&head, 1);// SLTPushBack(&head, 2);// SLTPushBack(&head, 3); //// SLTPopBack(&head);// SLTPopBack(&head);// SLTPrint(head); //打印//}////测试头删//void test1()//{// SLTNode* head = NULL;// SLTPushFront(&head, 1);// SLTPushFront(&head, 2);// SLTPushFront(&head, 3);//// SLTPopFront(&head);// SLTPopFront(&head);// SLTPrint(head); //打印//}//测试查找//void test1()//{// SLTNode* head = NULL;// SLTPushFront(&head, 1);// SLTPushFront(&head, 2);// SLTPushFront(&head, 3);//// SLTNode* find = SLTFind(head, 1);// if (find)// printf("找到了！\n");// else// printf("未找到\n");//}//测试在指定位置之后插入//void test1()//{// SLTNode* head = NULL;// SLTPushBack(&head, 1);// SLTPushBack(&head, 2);// SLTPushBack(&head, 3); //// SLTNode* find = SLTFind(head, 2);// if (find)// SLTInsertAfter(&head, find, 7);// SLTPrint(head); //打印//}////测试在指定位置删除//void test1()//{// SLTNode* head = NULL;// SLTPushBack(&head, 1);// SLTPushBack(&head, 2);// SLTPushBack(&head, 3); //// SLTNode* find = SLTFind(head, 2);// if (find)// SLTErase(&head, find);// SLTPrint(head); //打印//}////测试在指定位置之后删除//void test1()//{// SLTNode* head = NULL;// SLTPushBack(&head, 1);// SLTPushBack(&head, 2);// SLTPushBack(&head, 3);//// SLTNode* find = SLTFind(head, 2);// if (find)// SLTEraseAfter(&head, find);// SLTPrint(head); //打印//}intmain(){test1();return0;}

五、顺序表和链表的区别

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注：缓存利用率参考存储体系结构 以及 局部原理性。

总结与每日励志

✨据结构的学习没有捷径，每一个指针、每一次遍历、每一段接口实现，都是夯实功底的必经之路。保持耐心，多写多练多思考，把基础打牢，复杂的算法与项目自然水到渠成。永远相信，坚持与专注，终将让你在编程路上稳步前行、闪闪发光。

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