【链表】单链表创建，删除，插入，查找

链表

链表是线性表的链式存储结构，是用一组任意的存储单元存储线性表的数据元素（存储单元在内存中是不连续的）。
每个数据单元有两部分组成，一个是数据域，存储数据值；另一个是指针域，指向下一个数据单元。这样的数据单元叫做结点。

优点

相比于顺序表，在插入和删除元素时，效率很高；

缺点：

链表的元素是不支持随机访问的，想要知道某个元素，只能从头结点开始遍历整个链表，因此链表访问随机元素的平均时间复杂度是O（n）；
由于存储数据需要额外的指针域，所以相比较顺序存储会消耗更多存储单元；

链表可分为单链表、双链表、循环链表，十字链表，今天只总结单链表的基本操作。

单链表结点的定义

struct ListNode{    int data;    ListNode *next;};

单链表的创建

创建单链表有两种方法：

1. 头插法，按节点的逆序方法逐渐将结点插入到链表的头部。
2. 尾插法，按节点的顺序逐渐将节点插入到链表的尾部。

头插法要比尾插法实现起来简单，但是最后创建的链表是逆序的，即第一个输入的节点实际是链表的最后一个节点，这会导致以后使用链表很不方便，因此通常用尾插法来创建链表。

为了操作单链表更加方便，在创建单链表时往往额外添加一个头指针，这个头结点只有指针域，没有数据域，如下图；

下面这图更加清晰的单链表头结点和其他结点的关系：

尾插法创建单链表

//创建单链表ListNode* createList(int n){    ListNode *head,  *ptr,  *newNode;    head = new ListNode;    //head->data = 0;    head->next = NULL;    ptr = head;    for (int i=0; i<n; i++)    {        newNode = new ListNode;        newNode->data = i;        newNode->next = NULL;        ptr->next = newNode;        ptr = ptr ->next;    }    return head;}

调用

cout<<"创建单链表："<<endl;ListNode *head = createList(6);dispalyList(head);

单链表输出

void dispalyList(ListNode *head){    ListNode *ptr;    ptr = head ->next;    while(ptr != NULL)    {        cout<<ptr->data<<"->";        ptr = ptr -> next;    }     cout<<"NULL"<<endl;}

创建结果：

单链表删除

void deleteNodeByKey(ListNode *head,  int key){    ListNode *ptr,  *deleteNode;    if (head ->data == key)    {        deleteNode = head;        head = head ->next;        deleteNode = NULL;    }      else    {       ptr = head;       ListNode *tempNode;       while(ptr ->next != NULL && ptr->data != key)       {            tempNode = ptr;            ptr = ptr -> next;       }       deleteNode = ptr;       deleteNode = NULL;       tempNode->next = ptr->next;    }}

调用

cout<<"删除关键字为 3 的结点："<<endl;deleteNodeByKey(head, 3);dispalyList(head);cout<<endl;

删除关键字为3的结点：

单链表插入

单链表的插入按插入位置分为三种：

1. 在单链表的头部插入（头插法）
2. 在单链表的尾部插入（尾插法）
3. 插入到单链表已有的关键字的后面

下面这张图同时展示了头插法和尾插法

头插法

void insertNodeInHead(ListNode *head, ListNode *insertNode){    if(head == NULL)    {        cout<<"error"<<endl;        return;    }    insertNode->next = head ->next;    head ->next = insertNode;}

调用

cout<<"插入关键字为 99 的结点：（头插法）"<<endl;ListNode *insertNodeHead = new ListNode;insertNodeHead->data=99;insertNodeHead->next = NULL;insertNodeInHead(head, insertNodeHead);dispalyList(head);cout<<endl;

头插法结果：

尾插法

void insertNodeInTail(ListNode *head,  ListNode *inserNode){    ListNode *ptr;    if(head == NULL)    {        cout<<"error"<<endl;        return;    }    ptr = head;    while(ptr ->next != NULL)    {        ptr = ptr ->next;    }    ptr->next = inserNode;}

调用

cout<<"插入关键字为 100 的结点：（尾插法）"<<endl;ListNode *insertNodeTail = new ListNode;insertNodeTail->data=100;insertNodeTail->next = NULL;insertNodeInTail(head, insertNodeTail);dispalyList(head);

插入关键字为100的新结点（尾插法）：

查找

通过关键字查找相应的结点

ListNode* queryNodeByKey(ListNode *head,  int key){    if (head ->data == key)    {        return head;    }     else    {        ListNode *ptr;       ptr = head;       while(ptr ->next != NULL)       {           if (ptr->data != key)           {               ptr = ptr -> next;           }           else           {               return ptr;           }       }    }}

调用

cout<<"查找关键字为 4 的结点："<<endl;ListNode *queryNode = queryNodeByKey(head, 4);cout<<"查找到的结点data为："<<queryNode->data<<endl;cout<<endl;

查找结果为：