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数据结构从入门到精通——链表

2024-03-12 105
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简介： 链表是一种常见的数据结构，由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。链表的一个显著特点是，它不需要在内存中连续存储，因此可以高效地插入和删除节点。这种灵活性使得链表在许多应用中成为理想的选择，尤其是在需要动态调整数据结构大小的场景中。

链表

前言

链表是一种常见的数据结构，由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。链表的一个显著特点是，它不需要在内存中连续存储，因此可以高效地插入和删除节点。这种灵活性使得链表在许多应用中成为理想的选择，尤其是在需要动态调整数据结构大小的场景中。

在链表的实现中，通常会有头节点和尾节点之分。头节点是链表的第一个节点，而尾节点是链表的最后一个节点。通过遍历链表，我们可以访问链表中存储的所有数据。链表还支持在链表头部或尾部快速添加新节点，这些操作的时间复杂度通常为O(1)。

然而，链表也有一些缺点。比如，访问链表中的某个特定节点需要从头节点开始遍历，这导致访问链表中间节点的平均时间复杂度为O(n)。此外，链表需要额外的空间来存储指针，这增加了内存的使用。

链表有多种类型，如单向链表、双向链表和循环链表等。单向链表是最简单的链表类型，每个节点只有一个指向下一个节点的指针。双向链表则允许节点同时指向前一个和下一个节点，这使得双向链表在某些操作上比单向链表更高效。循环链表则是将尾节点的指针指向头节点，形成一个闭环。

在实际应用中，链表常用于实现栈、队列和哈希表等数据结构。例如，链表可以作为栈的底层数据结构，实现元素的先进后出。此外，链表还可以用于实现动态数组，支持元素的动态插入和删除。

总之，链表作为一种重要的数据结构，在编程和数据处理中发挥着重要作用。尽管链表在某些方面存在不足，但其灵活性和高效性使得它在许多场景中仍然是理想的选择。通过深入了解链表的特性和应用，我们可以更好地利用这种数据结构来解决实际问题。

一、链表

1.1 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 。

现实中 数据结构中

1.2 链表的分类

实际中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. 单向或者双向
  2. 带头或者不带头
  3. 循环或者非循环

虽然有这么多的链表的结构，但是我们实际中最常用还是两种结构：

  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、图的邻接表等等。另外这种结构在笔试面试中出现很多。
  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，实现反而简单了，后面我们代码实现了就知道了。

1.3 链表的实现

// 1、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;
// 动态申请一个结点
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);

1.4 链表面试题

  1. 删除链表中等于给定值 val 的所有结点
  2. 反转一个单链表
  3. 给定一个带有头结点 head 的非空单链表，返回链表的中间结点。如果有两个中间结点，则
    返回第二个中间结点
  4. 输入一个链表，输出该链表中倒数第k个结点
  5. 将两个有序链表合并为一个新的有序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有
    结点组成的
  6. 编写代码，以给定值x为基准将链表分割成两部分，所有小于x的结点排在大于或等于x的结
    点之前
  7. 链表的回文结构
  8. 输入两个链表，找出它们的第一个公共结点
  9. 给定一个链表，判断链表中是否有环
    【思路】
    快慢指针，即慢指针一次走一步，快指针一次走两步，两个指针从链表其实位置开始运行，如果链表带环则一定会在环中相遇，否则快指针率先走到链表的末尾。比如：陪女朋友到操作跑步减肥。

【扩展问题】

  • 为什么快指针每次走两步，慢指针走一步可以？
    假设链表带环，两个指针最后都会进入环，快指针先进环，慢指针后进环。当慢指针刚进环时，可能就和快指针相遇了，最差情况下两个指针之间的距离刚好就是环的长度。
    此时，两个指针每移动一次，之间的距离就缩小一步，不会出现每次刚好是套圈的情况，因此：在满指针走到一圈之前，快指针肯定是可以追上慢指针的，即相遇。
  • 快指针一次走3步，走4步，…n步行吗？

  1. 给定一个链表，返回链表开始入环的第一个结点。 如果链表无环，则返回 NULL

解决像这样的题目，我们可以找等式，通过等式来找出相应的关系

  • 结论
    让一个指针从链表起始位置开始遍历链表，同时让一个指针从判环时相遇点的位置开始绕环
    运行，两个指针都是每次均走一步，最终肯定会在入口点的位置相遇。
  • 证明
  1. 给定一个链表，每个结点包含一个额外增加的随机指针，该指针可以指向链表中的任何结点
    或空结点    。
    要求返回这个链表的深度拷贝
  2. 其他 。ps：链表的题当前因为难度及知识面等等原因还不适合我们当前学习，大家可以先把c++学一下，在逐步开始刷题 Leetcode + 牛客

1.5 双向链表的实现

// 2、带头+双向+循环链表增删查改实现
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位置的结点
void ListErase(ListNode* pos);

二、顺序表和链表的区别

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

备注：缓存利用率参考存储体系结构 以及 局部原理性。

与程序员相关的CPU缓存知识

三、单项链表实现具体代码

text.h

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
typedef int SLTDataType;
typedef struct SListNode
{
  SLTDataType data;
  struct SListNode* next;
}SLTNode,*Node;
void SLTPrint(Node phead);
Node SLTBuyNode(SLTDataType x);//开辟空间
//链表的头插、尾插
void SLTPushBack(Node* pphead, SLTDataType x);
void SLTPushFront(Node* pphead, SLTDataType x);
//链表的头删、尾删
void SLTPopBack(Node* pphead);//尾删
void SLTPopFront(Node* pphead);//头删
//查找
Node SLTFind(Node* pphead, SLTDataType x);
//在指定位置之前插入数据
void SLTInsert(Node*  pphead, Node pos, SLTDataType x);
//在指定位置之后插入数据
void SLTInsertAfter(Node pos, SLTDataType x);
//删除pos节点
void SLTErase(Node* pphead, Node pos);
//删除pos之后的节点
void SLTEraseAfter(Node pos);
//销毁链表
void SListDesTroy(Node* pphead);

text.c

#include "text.h"
void SLTPrint(Node phead)
{
  assert(phead);
  Node purt = phead;
  while (purt)
  {
    printf("%d->", purt->data);
    purt = purt->next;
  }
  printf("NULL\n");
}
Node SLTBuyNode(SLTDataType x)
{
  Node str = (Node)malloc(sizeof(SLTNode));
  assert(str);
  str->data = x;
  str->next = NULL;
  return str;
}
void SLTPushBack(Node* pphead, SLTDataType x)
{
  assert(pphead);
  Node newnode = SLTBuyNode(x);
  if (*pphead == NULL)
  {
    *pphead = newnode;
  }
  else
  {
    Node ptail = *pphead;
    while (ptail->next)
    {
      ptail = ptail->next;
    }
    ptail->next = newnode;
  }
}
void SLTPushFront(Node* pphead, SLTDataType x)
{
  assert(pphead);
  Node newnode = SLTBuyNode(x);
  newnode->next = *pphead;
  *pphead = newnode;
}
void SLTPopBack(Node* pphead)
{
  assert(pphead);
  assert(*pphead);
  if ((*pphead)->next == NULL)
  {
    free(*pphead);
    *pphead = NULL;
  }
  Node ptail = *pphead;
  while (ptail->next->next)
  {
    ptail = ptail->next;
  }
  free(ptail->next);
  ptail->next= NULL;
}
void SLTPopFront(Node* pphead)
{
  assert(pphead);
  assert(*pphead);
  Node next = (*pphead)->next;
  free(*pphead);
  (*pphead) = next;
}
Node SLTFind(Node* pphead, SLTDataType x)
{
  assert(pphead);
  assert(*pphead);
  Node next = *pphead;
  while (next)
  {
    if (next->data == x)
    {
      printf("找到了\n");
      return next;
    }
    next = next->next;
  }
  return NULL;
}
void SLTInsert(Node* pphead, Node pos, SLTDataType x) {
  assert(pphead);
  assert(pos);
  //要加上链表不能为空
  assert(*pphead);
  Node newnode = SLTBuyNode(x);
  //pos刚好是头结点
  if (pos == *pphead) {
    //头插
    SLTPushFront(pphead, x);
    return;
  }
  //pos不是头结点的情况
  Node prev = *pphead;
  while (prev->next != pos)
  {
    prev = prev->next;
  }
  //prev -> newnode -> pos
  prev->next = newnode;
  newnode->next = pos;
}
void SLTInsertAfter(Node pos, SLTDataType x)
{
  assert(pos);
  Node newnode = SLTBuyNode(x);
  newnode->next = pos->next;
  pos->next = newnode;
}
void SLTErase(Node* pphead, Node pos)
{
  assert(pphead);
  assert(*pphead);
  assert(pos);
  Node node = *pphead;
  if (pos == *pphead)
  {
    SLTPopFront(&pos);
  }
  while (node->next != pos)
  {
    node = node->next;
  }
  node->next = pos->next;
  free(pos);
  pos = NULL;
}
void SLTEraseAfter(Node pos)
{
  assert(pos);
  assert(pos->next);
  Node next = pos->next,pre;
  while (next)
  {
    pre = next->next;
    free(next);
    next = pre;
  }
  pos->next = NULL;
}
void SListDesTroy(Node* pphead) {
  assert(pphead);
  assert(*pphead);
  Node pcur = *pphead;
  while (pcur)
  {
    Node next = pcur->next;
    free(pcur);
    pcur = next;
  }
  *pphead = NULL;
}

main.c

#include"text.h"
void SlistTest01() {
  //一般不会这样去创建链表，这里只是为了给大家展示链表的打印
  SLTNode* node1 = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
  node1->data = 1;
  SLTNode* node2 = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
  node2->data = 2;
  SLTNode* node3 = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
  node3->data = 3;
  SLTNode* node4 = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
  node4->data = 4;
  node1->next = node2;
  node2->next = node3;
  node3->next = node4;
  node4->next = NULL;
  SLTNode* plist = node1;
  SLTPrint(plist);
}
void SlistTest02() {
  Node plist = NULL;
  SLTPushBack(&plist, 1);
  SLTPushBack(&plist, 2);
  SLTPushBack(&plist, 3);
  SLTPushBack(&plist, 4);
  SLTPrint(plist); //1->2->3->4->NULL
  SLTPushFront(&plist, 5);
  SLTPrint(plist);          //5->1->2->3->4->NULL
  SLTPushFront(&plist, 6);
  SLTPrint(plist);         //6->5->1->2->3->4->NULL
  SLTPushFront(&plist, 7);
  SLTPrint(plist);         //7-6->5->1->2->3->4->NULL
  SLTPopBack(&plist);
  SLTPrint(plist);//1->2->3->NULL
  SLTPopBack(&plist);
  SLTPrint(plist);//1->2->3->NULL
  SLTPopBack(&plist);
  SLTPrint(plist);//1->2->3->NULL
  SLTPopBack(&plist);
  SLTPrint(plist);//1->2->3->NULL
  SLTPopBack(&plist);
  SLTPrint(plist);//1->2->3->NULL
}
void SlistTest03() {
  Node plist = NULL;
  SLTPushBack(&plist, 1);
  SLTPushBack(&plist, 2);
  SLTPushBack(&plist, 3);
  SLTPushBack(&plist, 4);
  SLTPrint(plist); //1->2->3->4->NULL
  /*SListDesTroy(&plist);*/
  //头删
  SLTPopFront(&plist);
  SLTPrint(plist);    //2->3->4->NULL
  SLTPopFront(&plist);
  SLTPrint(plist);    //3->4->NULL
  SLTPopFront(&plist);
  SLTPrint(plist);    //4->NULL
  //SLTPopFront(&plist);
  //SLTPrint(plist);    //NULL
  ////SLTPopFront(&plist);
  ////SLTPrint(plist);    //assert
  
  SLTNode* FindRet = SLTFind(&plist, 3);
  if (FindRet) {
    printf("找到了！\n");
  }
  else {
    printf("未找到！\n");
  }
  //SLTInsert(&plist, FindRet, 100);
  //SLTInsertAfter(FindRet, 100);
  //
  ////删除指定位置的节点
  //SLTErase(&plist, FindRet);
  //SLTPrint(plist); //1->2->3->NULL
}
int main() {
  //SlistTest01();
  /*SlistTest02();*/
  SlistTest03();
  return 0;
}

单链表的打印

void SLTPrint(Node phead)
void SLTPrint(Node phead)
{
  assert(phead);
  Node purt = phead;
  while (purt)
  {
    printf("%d->", purt->data);
    purt = purt->next;
  }
  printf("NULL\n");
}

单链表的打印是链表操作中的一个基础且重要的环节。链表是一种常见的数据结构，它由一系列节点组成，每个节点包含数据部分和指向下一个节点的指针。而单链表则是链表的一种，它的特点是每个节点只包含一个指向下一个节点的指针。

在打印单链表时，我们通常需要遍历整个链表，依次访问每个节点，并输出节点的数据部分。这个过程可以通过设置一个指针，初始时指向链表的头节点，然后不断将指针移动到下一个节点，直到指针为空，即遍历完整个链表。

为了实现单链表的打印，我们可以定义一个函数，该函数接受链表的头节点作为参数。在函数内部，我们使用一个循环来遍历链表。在每次循环中，我们输出当前节点的数据部分，并将指针移动到下一个节点。当指针为空时，循环结束，打印操作完成。

空间的开辟

Node SLTBuyNode(SLTDataType x);//开辟空间
Node SLTBuyNode(SLTDataType x)
{
  Node str = (Node)malloc(sizeof(SLTNode));
  assert(str);
  str->data = x;
  str->next = NULL;
  return str;
}

链表的头插、尾插

//链表的头插、尾插
void SLTPushBack(Node* pphead, SLTDataType x);
void SLTPushFront(Node* pphead, SLTDataType x);
void SLTPushBack(Node* pphead, SLTDataType x)
{
  assert(pphead);
  Node newnode = SLTBuyNode(x);
  if (*pphead == NULL)
  {
    *pphead = newnode;
  }
  else
  {
    Node ptail = *pphead;
    while (ptail->next)
    {
      ptail = ptail->next;
    }
    ptail->next = newnode;
  }
}
void SLTPushFront(Node* pphead, SLTDataType x)
{
  assert(pphead);
  Node newnode = SLTBuyNode(x);
  newnode->next = *pphead;
  *pphead = newnode;
}

链表的头插、尾插是链表操作中常见的两种插入方式，它们在处理链表数据结构时各有特点，也适用于不同的应用场景。

头插法，顾名思义，是在链表的头部插入新的节点。这种操作的时间复杂度通常为O(1)，因为无论链表长度如何，只需要修改头指针和新节点的指针即可。头插法的优点是插入速度快，但缺点是在某些情况下可能导致链表变得不均衡，特别是在大量连续的头插操作中，链表可能会退化成类似栈的结构，影响后续操作的效率。

尾插法则是在链表的尾部插入新的节点。这种操作的时间复杂度通常为O(n)，因为需要遍历链表找到尾节点。尾插法的优点是能保持链表的相对均衡，减少链表操作中的性能瓶颈。然而，它的缺点是在大量连续的尾插操作中，需要不断遍历链表，相对头插法来说效率较低。

在实际应用中，选择头插还是尾插，需要根据具体的需求和场景来决定。例如，在实现一个基于链表的栈时，头插法是一个很好的选择，因为栈的特性就是后进先出（LIFO），头插法能很好地满足这一需求。而在实现一个基于链表的队列时，尾插法则更为合适，因为队列的特性是先进先出（FIFO），尾插法能保持链表的顺序性，使得出队操作更加高效。

此外，在实际编程中，还需要注意链表操作的边界条件和特殊情况，如空链表的处理、内存分配失败的处理等。

链表的头删、尾删

//链表的头删、尾删
void SLTPopBack(Node* pphead);//尾删
void SLTPopFront(Node* pphead);//头删
void SLTPopBack(Node* pphead)
{
  assert(pphead);
  assert(*pphead);
  if ((*pphead)->next == NULL)
  {
    free(*pphead);
    *pphead = NULL;
  }
  Node ptail = *pphead;
  while (ptail->next->next)
  {
    ptail = ptail->next;
  }
  free(ptail->next);
  ptail->next= NULL;
}
void SLTPopFront(Node* pphead)
{
  assert(pphead);
  assert(*pphead);
  Node next = (*pphead)->next;
  free(*pphead);
  (*pphead) = next;
}

链表的头删、尾删是链表操作中的基础内容，对于理解链表结构和实现链表功能至关重要。在链表中，头删指的是删除链表中的第一个元素，而尾删则是删除链表中的最后一个元素。这个过程中，需要注意更新头节点的指针，并确保原头节点在删除后能够被正确释放，以避免内存泄漏。

相比之下，尾删操作稍微复杂一些。因为需要找到链表的最后一个节点，并将其前一个节点的指针设置为null。同样，在删除尾节点之前，也需要判断链表是否为空。如果链表只有一个节点，那么头删和尾删是等价的。如果链表有多个节点，则需要遍历链表，找到最后一个节点，并执行删除操作。

除了基本的头删和尾删操作，链表还支持在中间位置插入和删除节点。这些操作同样需要对链表结构有深入的理解，并且能够正确处理各种边界情况。在实际应用中，链表的操作通常与其他数据结构或算法相结合，以实现更复杂的功能。通过熟练掌握链表操作，可以更好地理解和应用链表这一基础数据结构。

链表中元素的查找

//查找
Node SLTFind(Node* pphead, SLTDataType x);
Node SLTFind(Node* pphead, SLTDataType x)
{
  assert(pphead);
  assert(*pphead);
  Node next = *pphead;
  while (next)
  {
    if (next->data == x)
    {
      printf("找到了\n");
      return next;
    }
    next = next->next;
  }
  return NULL;
}

链表中元素的查找是数据结构和算法中的一个基础问题。在链表中查找元素，不同于在数组中的直接索引访问，它通常需要从链表的头部或尾部开始，逐个节点地遍历，直到找到目标元素或者遍历完整个链表。这种查找方式的时间复杂度通常是O(n)，其中n是链表的长度。

链表的查找性能可以通过一些优化手段来提升。例如，如果链表是有序的，那么可以使用二分查找等更高效的算法来减少查找时间。然而，这种优化通常要求链表在插入和删除元素时保持有序状态，这会增加这些操作的复杂度。

在实现链表查找时，我们通常会使用一个循环来遍历链表。在每次迭代中，我们将当前节点的值与目标值进行比较。如果找到匹配的值，则返回当前节点的位置或引用；如果遍历完整个链表都没有找到匹配的值，则返回null或表示未找到的特殊值。

链表在指定位置之前、之后插入数据

//在指定位置之前插入数据
void SLTInsert(Node*  pphead, Node pos, SLTDataType x);
//在指定位置之后插入数据
void SLTInsertAfter(Node pos, SLTDataType x);
void SLTInsert(Node* pphead, Node pos, SLTDataType x) {
  assert(pphead);
  assert(pos);
  //要加上链表不能为空
  assert(*pphead);
  Node newnode = SLTBuyNode(x);
  //pos刚好是头结点
  if (pos == *pphead) {
    //头插
    SLTPushFront(pphead, x);
    return;
  }
  //pos不是头结点的情况
  Node prev = *pphead;
  while (prev->next != pos)
  {
    prev = prev->next;
  }
  //prev -> newnode -> pos
  prev->next = newnode;
  newnode->next = pos;
}
void SLTInsertAfter(Node pos, SLTDataType x)
{
  assert(pos);
  Node newnode = SLTBuyNode(x);
  newnode->next = pos->next;
  pos->next = newnode;
}

链表在指定位置之前、之后插入数据是链表操作中的基本功能。链表作为一种常见的数据结构，由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。这种结构允许我们在不移动其他元素的情况下插入或删除元素，因此在许多场景中都非常有用。

首先，我们要明确链表的基本结构。通常，链表节点包含一个数据域和一个指针域。数据域用于存储实际的数据，而指针域则用于指向链表中的下一个节点。对于头节点，其指针域指向链表的第一个节点；对于尾节点，其指针域通常指向空（NULL），表示链表的结束。

在链表中插入数据之前，我们需要确定插入的位置。这可以通过使用索引或遍历链表直到找到适当的节点来实现。一旦找到插入位置，我们就可以创建一个新的节点，并将其插入到链表中。

要在指定位置之后插入数据，我们需要找到该位置的前一个节点。然后，我们将新节点的指针域设置为当前节点的指针域所指向的节点，同时将当前节点的指针域设置为新节点。这样，新节点就被插入到了指定位置之后。

要在指定位置之前插入数据，我们需要找到该位置的节点。然后，我们将新节点的指针域设置为当前节点，并将当前节点的前一个节点的指针域设置为新节点。这样，新节点就被插入到了指定位置之前。

需要注意的是，在插入节点时，我们必须确保正确地更新指针域，以保持链表的完整性和正确性。此外，我们还需要考虑链表的边界情况，例如在链表头部或尾部插入节点时。

在插入数据后，链表的结构可能会发生变化，因此任何依赖于链表结构的操作都可能需要重新评估或调整。此外，插入操作可能会增加链表的长度，这可能会影响链表的性能，特别是在进行搜索或遍历操作时。

总的来说，链表在指定位置之前或之后插入数据是链表操作中的基本操作之一。通过正确地实现这些操作，我们可以充分利用链表的优势，高效地管理和操作数据。

删除链表中的结点

//删除pos节点
void SLTErase(Node* pphead, Node pos);
//删除pos之后的节点
void SLTEraseAfter(Node pos);
void SLTErase(Node* pphead, Node pos)
{
  assert(pphead);
  assert(*pphead);
  assert(pos);
  Node node = *pphead;
  if (pos == *pphead)
  {
    SLTPopFront(&pos);
  }
  while (node->next != pos)
  {
    node = node->next;
  }
  node->next = pos->next;
  free(pos);
  pos = NULL;
}
void SLTEraseAfter(Node pos)
{
  assert(pos);
  assert(pos->next);
  Node next = pos->next,pre;
  while (next)
  {
    pre = next->next;
    free(next);
    next = pre;
  }
  pos->next = NULL;
}

删除链表中的结点是一项常见的编程任务，它要求我们在保持链表其他部分完整的同时，移除指定的结点。链表是一种常见的数据结构，它由一系列节点组成，每个节点都包含数据部分和指向下一个节点的指针。为了有效地删除链表中的某个节点，我们需要遵循一定的步骤，并确保不会破坏链表的完整性。

首先，我们需要确定要删除的节点。这通常是通过节点的值或者节点在链表中的位置来实现的。在知道要删除的节点之后，我们需要考虑几种不同的删除情况：

如果要删除的节点是链表的第一个节点，我们需要更新链表的头指针，使其指向第二个节点。

如果要删除的节点是链表的最后一个节点，我们需要找到倒数第二个节点，并将其指针部分设置为null，从而切断与最后一个节点的连接。

如果要删除的节点位于链表的中间，我们需要找到该节点的前一个节点，并将其指针部分更新为指向要删除节点的下一个节点，从而跳过要删除的节点。

在删除节点的过程中，我们必须确保正确地处理内存，以防止内存泄漏。这通常意味着在删除节点后，我们需要释放该节点所占用的内存。

销毁链表

//销毁链表
void SListDesTroy(Node* pphead);
void SListDesTroy(Node* pphead) {
  assert(pphead);
  assert(*pphead);
  Node pcur = *pphead;
  while (pcur)
  {
    Node next = pcur->next;
    free(pcur);
    pcur = next;
  }
  *pphead = NULL;
}

链表，这种数据结构在计算机科学中占据着举足轻重的地位，其通过节点之间的链接来存储数据，每个节点都包含数据和指向下一个节点的指针。然而，当链表不再需要时，如何正确地销毁它，释放其占用的内存，就显得尤为重要。

销毁链表的过程通常包括两个主要步骤：遍历链表和释放内存。首先，我们需要从链表的头节点开始，逐个访问链表中的每个节点。在访问每个节点时，我们需要记录下一个节点的位置，以便在释放当前节点后能够继续遍历链表。同时，我们还需要注意处理链表的尾节点，确保不会出现内存泄漏。

在遍历链表的过程中，我们可以通过修改指针的指向来逐个断开节点之间的链接。具体来说，我们可以将当前节点的下一个节点的指针置为null，这样当前节点就不再指向下一个节点，从而实现了断开链接的目的。然后，我们可以释放当前节点所占用的内存，通常可以使用操作系统提供的内存释放函数来完成这一操作。

在释放内存时，我们需要格外小心。一方面，我们需要确保只释放链表节点所占用的内存，而不要误释放其他重要数据的内存。另一方面，我们还需要注意处理可能出现的异常情况，例如内存释放失败等。为了避免这些问题，我们可以使用智能指针等高级内存管理技术来辅助销毁链表。

总的来说，销毁链表是一个复杂而重要的任务。我们需要仔细遍历链表中的每个节点，逐个断开链接并释放内存，以确保链表能够被正确地销毁。同时，我们还需要注意处理可能出现的异常情况，保证程序的稳定性和可靠性。只有这样，我们才能在享受链表带来的便利的同时，避免其带来的潜在风险。

四、双向循环链表代码的具体实现

text.h

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include<assert.h>
//定义双向链表中节点的结构
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode {
  LTDataType data;
  struct ListNode* prev;
  struct ListNode* next;
}LTNode,* Node;
//注意，双向链表是带有哨兵位的，插入数据之前链表中必须要先初始化一个哨兵位
//void LTInit(Node* pphead);
Node LTInit();
Node LTBuyNode(LTDataType x);
//void LTDesTroy(Node* pphead);
void LTDesTroy(Node phead);   //推荐一级（保持接口一致性）
void LTPrint(Node phead);
//不需要改变哨兵位，则不需要传二级指针
//如果需要修改哨兵位的话，则传二级指针
void LTPushBack(Node phead, LTDataType x);
void LTPushFront(Node phead, LTDataType x);
//头删、尾删
void LTPopBack(Node phead);
void LTPopFront(Node phead);
//查找
Node LTFind(Node phead, LTDataType x);
//在pos位置之后插入数据
void LTInsert(Node pos, LTDataType x);
//删除pos位置的数据
void LTErase(Node pos);

text.c

#include "text.h"
Node LTBuyNode(LTDataType x)
{
  Node phead = (Node)malloc(sizeof(LTNode));
  assert(phead);
  phead->data = x;
  phead->prev = phead;
  phead->next = phead;
  return phead;
}
Node LTInit()
{
  Node phead = LTBuyNode(-1);
  return phead;
}
void LTDesTroy(Node phead)
{
  assert(phead);
  /*Node ret;
  while (phead->next != phead)
  {
    ret = phead->next;
    phead->next = ret->next;
    phead->next->prev = phead;
    free(ret);
  }
  free(phead);
  phead = NULL;*/
  Node pur = phead->next;
  while (pur != phead)
  {
    Node next = pur->next;
    free(pur);
    pur = next;
  }
  free(phead);
  phead = NULL;
}
void LTPrint(Node phead)
{
  assert(phead);
  Node pur = phead->next;
  while (pur!= phead)
  {
    printf("%d->", pur->data);
    pur = pur->next;
  }
  printf("NULL\n");
}
void LTPushBack(Node phead, LTDataType x)
{
  assert(phead);
  Node newnode = LTBuyNode(x);
  phead->prev->next = newnode;
  newnode->prev = phead->prev;
  newnode->next = phead;
  phead->prev = newnode;
}
void LTPushFront(Node phead, LTDataType x)
{
  assert(phead);
  Node newnode = LTBuyNode(x);
  newnode->next = phead->next;
  phead->next->prev = newnode;
  newnode->prev = phead;
  phead->next = newnode;
}
void LTPopBack(Node phead)
{
  assert(phead);
  assert(phead->next != phead);
  Node pur = phead->prev;
  pur->prev->next = phead;
  phead->prev = pur->prev;
  free(pur);
  pur = NULL;
}
void LTPopFront(Node phead)
{
  assert(phead);
  assert(phead->next != phead);
  Node pur = phead->next;
  phead->next = pur->next;
  pur->next->prev = phead;
  free(pur);
  pur = NULL;
}
Node LTFind(Node phead, LTDataType x)
{
  assert(phead);
  Node pur = phead->next;
  while (pur != phead)
  {
    if (pur->data == x)return pur;
    pur = pur->next;
  }
  return NULL;
}
void LTInsert(Node pos, LTDataType x) {
  assert(pos);
  Node newnode = LTBuyNode(x);
  //pos newnode pos->next
  newnode->next = pos->next;
  newnode->prev = pos;
  pos->next->prev = newnode;
  pos->next = newnode;
}
//删除pos位置的数据
void LTErase(Node pos) {
  assert(pos);
  //pos->prev pos  pos->next
  pos->next->prev = pos->prev;
  pos->prev->next = pos->next;
  free(pos);
  pos = NULL;
}

main.c

#include "text.h"
void ListTest01() {
  //LTNode* plist = NULL;
  //LTInit(&plist);
  Node plist = LTInit();
  //尾插
  /*LTPushBack(plist, 1);
  LTPushBack(plist, 2);
  LTPushBack(plist, 3);
  LTPushBack(plist, 4);
  LTPrint(plist);*/
  //头插
  LTPushFront(plist, 1);
  LTPushFront(plist, 2);
  LTPushFront(plist, 3);
  LTPushFront(plist, 4);
  LTPrint(plist);       //4->3->2->1->
  //
  /*LTPopBack(plist);
  LTPrint(plist);
  LTPopBack(plist);
  LTPrint(plist);
  LTPopBack(plist);
  LTPrint(plist);
  LTPopBack(plist);
  LTPrint(plist);
  LTPopBack(plist);*/
  //LTPrint(plist);
  //
  //头删
  /*LTPopFront(plist);
  LTPrint(plist);
  LTPopFront(plist);
  LTPrint(plist);
  LTPopFront(plist);
  LTPrint(plist);
  LTPopFront(plist);
  LTPrint(plist);
  LTPopFront(plist);*/
  //LTPrint(plist);
  Node findRet = LTFind(plist, 3);
  if (findRet == NULL) {
    printf("未找到！\n");
  }
  else {
    printf("找到了！\n");
  }
  ////在指定位置之后插入数据
  LTInsert(findRet, 66); //4->3->2->1->66->
  LTPrint(plist);
  //删除pos位置的节点
  LTErase(findRet);
  LTPrint(plist);
  LTDesTroy(plist);
  plist = NULL;
}
int main() {
  ListTest01();
  return 0;
}

双向循环链表的创建

Node LTBuyNode(LTDataType x);
Node LTBuyNode(LTDataType x)
{
  Node phead = (Node)malloc(sizeof(LTNode));
  assert(phead);
  phead->data = x;
  phead->prev = phead;
  phead->next = phead;
  return phead;
}

双向循环链表的初始化

Node LTInit();
Node LTInit()
{
  Node phead = LTBuyNode(-1);
  return phead;
}

在开始编写双向循环链表的初始化代码之前，我们首先需要理解双向循环链表的基本结构。双向循环链表是一种线性数据结构，它包含了一个指向前一个节点的“前指针”和一个指向下一个节点的“后指针”。与传统的双向链表不同，双向循环链表的最后一个节点的后指针指向第一个节点，而第一个节点的前指针则指向最后一个节点，从而形成一个闭环。

双向循环链表的销毁

void LTDesTroy(Node phead);   //推荐一级（保持接口一致性）
void LTDesTroy(Node phead)
{
  assert(phead);
  /*Node ret;
  while (phead->next != phead)
  {
    ret = phead->next;
    phead->next = ret->next;
    phead->next->prev = phead;
    free(ret);
  }
  free(phead);
  phead = NULL;*/
  Node pur = phead->next;
  while (pur != phead)
  {
    Node next = pur->next;
    free(pur);
    pur = next;
  }
  free(phead);
  phead = NULL;
}

接口一致性

可以这样理解，就想象你现在是用户，你是想在使用这个软件的时候操作简单还是操作困难，按照正常人来说，肯定是越简单越好，这时候就需要接口一致了，我们作为这个软件的设计者，我们需要把这个软件做的越简单越好

在数据结构和算法的世界里，双向循环链表是一种独特而高效的数据结构。它允许我们在任意节点向前或向后移动，从而方便地访问链表中的任何元素。然而，就像所有资源一样，当我们不再需要双向循环链表时，必须妥善地销毁它，以防止内存泄漏和其他潜在问题。

销毁双向循环链表的过程涉及几个关键步骤。首先，我们必须遍历链表，释放每个节点所占用的内存。由于双向循环链表的特性，我们可以从任何一个节点开始遍历。为了简化操作，我们通常选择头节点作为起点。

在遍历过程中，我们需要逐个访问链表中的每个节点，并释放其内存。这通常通过调用适当的内存释放函数来完成，例如在C++中使用delete操作符，或在C语言中使用free函数。在释放节点内存之前，我们还需确保已经断开了该节点与前一个节点和后一个节点的连接，以防止出现悬挂指针。

一旦所有节点的内存都被释放，我们就需要检查链表的头指针是否已经被正确设置为null或nullptr。这是为了确保链表已经被完全销毁，并且任何尝试访问它的操作都会失败。

值得注意的是，双向循环链表的销毁过程必须小心谨慎，以确保没有遗漏任何节点。否则，未被释放的内存可能会导致内存泄漏，进而影响程序的性能和稳定性。

综上所述，双向循环链表的销毁是一个重要而必要的操作。通过正确地释放每个节点的内存，并断开它们之间的连接，我们可以确保链表被完全销毁，从而避免潜在的内存泄漏和其他问题。这种负责任的资源管理实践是编写高效、可靠的代码的重要组成部分。

双向循环链表的打印

void LTPrint(Node phead);
void LTPrint(Node phead)
{
  assert(phead);
  Node pur = phead->next;
  while (pur!= phead)
  {
    printf("%d->", pur->data);
    pur = pur->next;
  }
  printf("NULL\n");
}

双向循环链表的头插和尾插

//不需要改变哨兵位，则不需要传二级指针
//如果需要修改哨兵位的话，则传二级指针
void LTPushBack(Node phead, LTDataType x);
void LTPushFront(Node phead, LTDataType x);
void LTPushBack(Node phead, LTDataType x)
{
  assert(phead);
  Node newnode = LTBuyNode(x);
  phead->prev->next = newnode;
  newnode->prev = phead->prev;
  newnode->next = phead;
  phead->prev = newnode;
}
void LTPushFront(Node phead, LTDataType x)
{
  assert(phead);
  Node newnode = LTBuyNode(x);
  newnode->next = phead->next;
  phead->next->prev = newnode;
  newnode->prev = phead;
  phead->next = newnode;
}

双向循环链表的头删和尾删

//头删、尾删
void LTPopBack(Node phead);
void LTPopFront(Node phead);
void LTPopBack(Node phead)
{
  assert(phead);
  assert(phead->next != phead);
  Node pur = phead->prev;
  pur->prev->next = phead;
  phead->prev = pur->prev;
  free(pur);
  pur = NULL;
}
void LTPopFront(Node phead)
{
  assert(phead);
  assert(phead->next != phead);
  Node pur = phead->next;
  phead->next = pur->next;
  pur->next->prev = phead;
  free(pur);
  pur = NULL;
}

双向循环链表的元素查找

//查找
Node LTFind(Node phead, LTDataType x);
Node LTFind(Node phead, LTDataType x)
{
  assert(phead);
  Node pur = phead->next;
  while (pur != phead)
  {
    if (pur->data == x)return pur;
    pur = pur->next;
  }
  return NULL;
}

双向循环链表的插入和删除

//在pos位置之后插入数据
void LTInsert(Node pos, LTDataType x);
//删除pos位置的数据
void LTErase(Node pos);
void LTInsert(Node pos, LTDataType x) {
  assert(pos);
  Node newnode = LTBuyNode(x);
  //pos newnode pos->next
  newnode->next = pos->next;
  newnode->prev = pos;
  pos->next->prev = newnode;
  pos->next = newnode;
}
//删除pos位置的数据
void LTErase(Node pos) {
  assert(pos);
  //pos->prev pos  pos->next
  pos->next->prev = pos->prev;
  pos->prev->next = pos->next;
  free(pos);
  pos = NULL;
}


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