动态单向链表的C++实现
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2024-03-06 22:09:26
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一.概念
链表是一种特殊的数组,它的每个元素称为节点,每个节点包括两个部分:
- 数据域:存放数据,此部分与数组相同
- 指针域:存放了下一个节点的地址(单向链表)、存放上一个和下一个节点的地址(双向链表)
其结构如下图所示
链表比数组多了指针域,因为链表结构是通过上一个节点的指针域去找下一个数据,比如有一个链表ABCD四个节点,其中A节点是链表的第一个节点,如果要访问D节点里边的数据。操作如下:
- 先通过A节点的指针域找到B节点
- 再通过B节点的指针域找到C节点
- 再通过C节点的指针域找到D节点
- 获取D节点数据域的数据
当遍历链表中的数据时,这种方法相比数组一般更加耗时,但是他的好处在于当插入和删除数据时非常方便,数组的插入和删除需要调整之后的每个数据,而链表则只需要调整结点的指针即可,如下图所示,删除同理
二.头指针和头结点
头指针用来唯一确定单链表的身份,头指针指向链表的第一个结点,若第一个结点不存放数据,则为头结点。链表可以没有头结点,但必须有头指针,没有头指针的话链表也就不存在了。头结点的数据域可以不存放任何信息,也可以存放链表的长度等信息。
总结:
头指针:
- 在线性表的链式存储结构中,头指针是指链表指向第一个结点的指针,若链表有头结点,则头指针就是指向链表头结点的指针。
- 头指针具有标识作用,常用头指针冠以链表的名字。
- 无论链表是否为空,头指针均不为空。头指针是链表的必要元素。
头结点:
- 头结点是为了操作的统一与方便而设立的,放在第一个元素结点之前,其数据域一般无意义(有些情况下也可存放链表的长度等等)。
- 有了头结点后,对在第一个元素结点前插入结点和删除第一个结点,其操作与对其它结点的操作统一了。即操作任何位置时代码相同,更加方便。
- 头结点不是链表所必需的。
三.实践
声明: LinkList.h
//
// Created by 开机烫手 on 2018/3/11.
//
#ifndef LINEARLIST_LINKLIST_H
#define LINEARLIST_LINKLIST_H
namespace xq {
typedef struct node {
int data;
struct node *next;
} NODE;
class LinkList {
private:
NODE* head;
int len;
LinkList(const LinkList&);
public:
LinkList();
~LinkList();
bool clearList();
bool isEmpty();
int length();
void getElem(int, int *);
int locateElem(int);
bool insert(int, int);
bool delete_(int,int*);
void sort();
void print();
bool push_back(int);
};
}
#endif //LINEARLIST_LINKLIST_H
类实现:LinkList.cpp
//
// Created by 开机烫手 on 2018/3/11.
//
#include <iostream>
#include "LinkList.h"
using namespace xq;
using namespace std;
LinkList::LinkList() {
head = new NODE; // 创建头结点
head->next = nullptr;
len = 0;
}
LinkList::~LinkList() {
NODE *p = head->next;
NODE *q;
while (p) {
q = p->next;
delete p;
p = q;
}
}
bool LinkList::clearList() {
NODE *p = head->next;
NODE *q;
while (p) {
q = p->next;
delete p;
p = q;
}
len = 0;
head->next = nullptr;
return true;
}
bool LinkList::isEmpty() {
return len == 0;
}
int LinkList::length() {
return len;
}
void LinkList::getElem(int i, int *e) {
if (i <= 0 || i > len || len == 0) {
*e = -999;
return;
}
int j = 1;
NODE *p = head->next;
while (j < i && p) {
p = p->next;
j++;
}
*e = p->data;
}
int LinkList::locateElem(int e) {
int i = 1;
NODE *p = head->next;
while (p) {
if (p->data == e)
return i;
p = p->next;
i++;
}
return -1;
}
bool LinkList::insert(int i, int e) {
if (i <= 0 || i-1 > len)
return false;
int j = 1;
NODE *p = head;
while (p && j < i) {
p = p->next;
j++;
}
NODE *s = new NODE;
s->data = e;
s->next = p->next;
p->next = s;
len++;
return true;
}
void LinkList::print() {
if (len == 0) {
cout << "list is empty!" << endl;
return;
}
NODE *p = head->next;
while (p) {
cout << p->data << ' ';
p = p->next;
}
cout << endl;
}
bool LinkList::delete_(int i, int *e) {
if (i <= 0 || i > len)
return false;
NODE *q = head;
int j = 1;
NODE *p = head->next;
while (j < i) {
q = p;
p = p->next;
j++;
}
*e = p->data;
q->next = p->next;
len--;
delete p;
return true;
}
bool LinkList::push_back(int e) {
NODE *p = head->next;
while (p->next) {
p = p->next;
}
NODE *s = new NODE;
s->data = e;
p->next = s;
s->next = nullptr;
len++;
return true;
}
void LinkList::sort() {
if (len <= 1)
return;
int temp;
NODE *p, *q;
for (int i = 0; i < len - 1; i++) {
p = head->next;
q = head->next->next;
for (int j = 0; j < len - 1 - i; j++) {
if ((p->data) > (q->data)) {
temp = p->data;
p->data = q->data;
q->data = temp;
}
p = p->next;
q = q->next;
}
}
}
代码测试:main.cpp
#include <iostream>
#include "LinkList.h"
using namespace std;
using namespace xq;
int main() {
cout << "----------List test programe!---------- " << endl;
LinkList list1;
cout << "is empty " << list1.isEmpty() << endl;
list1.insert(1, 1);
cout << "is empty " << list1.isEmpty() << endl;
list1.clearList();
cout << "is empty " << list1.isEmpty() << endl;
list1.insert(1, 1);
list1.insert(2, 2);
list1.insert(3, 3);
list1.insert(4, 5);
list1.insert(5, 6);
list1.print();
list1.insert(4, 4);
list1.print();
int c;
list1.delete_(5, &c);
list1.print();
int location = list1.locateElem(3);
cout << "location is " << location << endl;
int num2;
list1.getElem(4, &num2);
cout << "num2 = " << num2 << endl;
list1.push_back(10);
list1.push_back(5);
list1.push_back(7);
list1.push_back(2);
list1.print();
list1.sort();
cout << "sort " ;
list1.print();
return 0;
}
程序输出为:
----------List test programe!----------
is empty 1
is empty 0
is empty 1
1 2 3 5 6
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 6
location is 3
num2 = 4
1 2 3 4 6 10 5 7 2
sort 1 2 2 3 4 5 6 7 10