C++图解单向链表类模板和iterator迭代器类模版详解
链表用来构建许多其它数据结构,如堆栈,队列和他们的派生。
对于非线性的链表,可以参见相关的其他数据结构,例如二叉树、图等。
1.链表介绍
常见的线性链表分为三种
单链表: 每个结点都含有指向其后继结点的地址信息
双向链表: 每个结点都有指向其前驱结点和后继结点的地址信息
循环双向链表: 在双向链表的基础上,将数据结点头的前驱信息保存数据结点尾部地址,数据结点尾部的后驱信息保存数据结点头地址、
链表中包含的关键词如下所示:
- 链表头: 也就是head指针, 每次访问链表时都可以从这个头指针依次遍历链表中的每个元素
- 头结点: 数据内容无效,指向数据结点
- 数据结点: 存储数据元素的结点
- 尾结点:数据内容无效,位于数据结点尾部,标志最后一个结点
对于链表而言,链表头必须存在。而头结点和尾结点在有些链表中是不存在的,但是拥有头结点会有很大的好处
拥有头结点的好处:
每次插入删除时,无需判断是否为第一个结点(对于无头结点的链表,每次都要判断如果是第一个结点,需要将前驱信息设置为链表头,并且将链表头的后继信息设置为第一个结点)
如果是双向循环链表(下章实现),我们可以通过头结点的前驱节点轻松获取到最后一个数据结点,从而实现append函数进行尾部插入结点,无需每次遍历链表至末尾再插入结点.
1.1 单链表插入某个节点流程
如下图所示:
从头结点开始遍历,通过要插入的索引号-1找到pre指针后,代码如下所示:
1.2 单链表删除某个节点流程
如下图所示:
从头结点开始遍历,通过要删除的索引号-1找到current指针的前一个结点pre后,代码如下所示:
1.3 单链表清除所有节点流程
代码如下所示:
2.实现单链表
需要实现的函数:
int length()
: 获取链表数据长度
void clear() :
清空链表所有数据
node* getnode(int i):
获取i处的节点
bool insert(int i, const t& value) :
在索引号i处插入一个新的数据
bool remove(int i) :
删除链表中索引号i所在的数据
t get(int i):
获取i处的数据
bool set(int i, const t& value):
设置i处的数据
void append(const t &value) :
在链表尾部追加一个新的数据
void prepend(const t &value) :
在链表头部插入一个新的数据
void clear() :
清空链表内容
linkedlist& operator << (const t& value):
重写<<操作符,方便尾部追加数据
int indexof(const t &value, int from =0) :
在链表中向前查找value所在的索引号.默认从from索引号0(表头)开始.如果未找到则返回-1.
2.1indexof()函数示例如下所示:
打印效果如下所示:
本章singlelinkedlist.h的整个代码实现如下所示(包含迭代器类):
测试代码如下所示:
运行打印:
3.实现一个迭代器来优化链表遍历
迭代器(iterator)有时又称光标(cursor)是程序设计的软件设计模式,可在容器对象(container,例如链表或数组)上遍访的接口,设计人员无需关心容器对象的内存分配的实现细节。
3.1 为什么要实现一个迭代器?
比如我们刚刚写的遍历链表代码:
每次for循环调用链表的get时,都会重复去遍历链表,所以遍历一个链表需要的时间复杂度为o(n^2),所以我们需要实现迭代器来优化链表遍历
迭代器需要实现以下几个函数:
-
bool hasnext():
是否有下个节点 -
t &next():
移动光标到下一个节点,并返回之前的值 -
t &value():
获取当前光标的节点数据 -
void tobegin():
将迭代器的光标定位到开头位置 -
t& move(int i):
将迭代器当前光标定位到i位置处,并返回当前位置的值
迭代器类实现如下所示:
示例代码如下所示:
打印如下所示:
总结
本篇文章就到这里了,希望能够给你带来帮助,也希望您能够多多关注的更多内容!
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