单链表C语言实现

1. 单链表的核心概念

• 单链表（Singly Linked List） 是一种线性数据结构，通过节点间的指针链接实现元素存储。
• 节点结构：

typedef struct SListNode {
    SLTDataType data;     // 数据域
    struct SListNode* next; // 指针域
} SLTNode;

• 核心特性：

1. 内存非连续，通过指针动态连接。
2. 插入/删除操作高效（时间复杂度 O(1)~O(n)）。
3. 不支持随机访问，查找需遍历。

2. 单链表的C语言实现

 (1)节点创建与初始化

SLTNode* SLTBuyNode(SLTDataType x) {
    SLTNode* newnode = malloc(sizeof(SLTNode));
    newnode->data = x;
    newnode->next = NULL;
    return newnode;
}

• 作用：动态分配节点内存，初始化数据域和指针域。

(2) 插入操作

• 头部插入：直接修改头指针，时间复杂度 O(1)。

void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x) {
    SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);
    newnode->next = *pphead;
    *pphead = newnode;
}

• 尾部插入：遍历找到尾节点后插入，时间复杂度 O(n)。

void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x) {
	assert(pphead);
	SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);

	if (*pphead == NULL) { 
		*pphead = newnode;
	}
	else {
		SLTNode* ptail = *pphead;
		while (ptail->next != NULL) { 
			ptail = ptail->next;
		}
		ptail->next = newnode; 
	}
}

• 指定位置插入：需找到前驱节点，时间复杂度 O(n)。

void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	assert(pphead);
	assert(pos);
	if (pos == *pphead)
	{
		SLTPushFront(pphead, x);//如果pos是头节点，执行头插
		return;
	}
	SLTNode* newnode = SLTBuyNode(x);
	SLTNode* prev = *pphead;
	while (prev->next != pos)//寻找pos的前一个节点
	{
		prev = prev->next;
	}
	newnode->next = pos;//newnode的next指向pos，此时newnode->next和prev->next同时指向pos
	prev->next = newnode;//prev->next指向由原来的pos断开(现在只有一个newnode->next指向原来开的pos)，转向newnode，newnode此时就占据了原来pos的位置，完成插入

}

(3) 删除操作

•  头部删除：直接移动头指针，时间复杂度 O(1)。

void SLTPopFront(SLTNode** pphead) {
    SLTNode* next = (*pphead)->next;
    free(*pphead);
    *pphead = next;
}

• 尾部删除：遍历找到倒数第二个节点，时间复杂度 O(n)。

void SLTPopBack(SLTNode** pphead) {
	assert(pphead && *pphead); // 链表不能为空
	if ((*pphead)->next == NULL) { // 只有一个节点
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else {
		SLTNode* prev = NULL;
		SLTNode* ptail = *pphead;
		while (ptail->next != NULL) { // 找到尾节点和前驱节点
			prev = ptail;
			ptail = ptail->next;
		}
		prev->next = NULL; // 断开尾节点
		free(ptail);
	}
}

(4) 链表销毁

void SListDesTroy(SLTNode** pphead) {
    SLTNode* pcur = *pphead;
    while (pcur) {
        SLTNode* next = pcur->next;
        free(pcur);
        pcur = next;
    }
    *pphead = NULL;
}

• 关键点：逐个释放节点，避免内存泄漏。

3. 时间复杂度分析 

操作	时间复杂度	说明
头部插入/删除	O(1)	直接操作头指针
尾部插入/删除	O(n)	需遍历找到尾节点
指定位置插入/删除	O(n)	需遍历找到前驱节点
查找	O(n)	最坏情况遍历整个链表

4 注意事项

• 指针操作：

1. 使用双重指针 SLTNode** 修改头指针地址：为了在函数内部能够直接修改外部头指针的地址，确保链表操作（如插入、删除头节点）能正确更新头指针。这是C语言中实现“通过函数修改指针”的标准方法。
2. 插入/删除时需注意前驱节点的链接关系。

场景	是否需要双重指针	原因
修改头指针的值	是	需要直接操作外部头指针的地址
仅修改链表节点内容	否	单指针已能通过地址修改节点数据
插入/删除头节点	是	头指针本身需要被更新
插入/删除中间或尾部节点	否	只需操作节点间的指针，不涉及头指针

• 边界处理：

1. 空链表时的插入/删除处理。
2. 头节点和尾节点的特殊操作。