数据结构线性表之实现单链表

Posted 2021-10-08 码上夏雨

数据结构线性表之实现单链表

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数据结构线性表之实现单链表

相关文章

数据结构线性表之概念(一)
数据结构线性表之抽象基类(二)
数据结构线性表之实现顺序表(三)
数据结构线性表之实现单链表(四)

单链表定义

链表节点定义

/**
 * 声明链表节点
 * @tparam T
 * @param data 节点数据
 * @param next 指向下个节点指针
 */
template<class T>
struct LinkNode {
    T data;
    LinkNode<T>* next;

    LinkNode() :data(), next() {}
    LinkNode(T value) :data(value), next(NULL) {}
};

类定义

/**
 * 顺序链表
 * @tparam T
 */
template<class T>
class LinkList {
private:
    int EmptyTag = 0;

protected:
    LinkNode<T>* first; //头节点指针
    int length; //链表存储元素的个数

public:
    LinkList();
    LinkList(LinkList<T>& L);
    ~LinkList() { delete first; length = EmptyTag; };
    int Size()const;
    int Length()const;
    int Search(T& x)const;
    int Locate(int i)const;
    bool getData(int i, T& x)const;
    void setData(int i, T& x);
    bool Insert(int i, T& x); //在第i个表项后插入x
    bool Remove(int i, T& x); //删除第i个表项的，通过x返回

    bool IsFull()const; //判断顺序链表是否为满
    void input(); //输入
    void output(); //输出
};

单链表相关操作

构造函数

/**
 * 初始化函数
 * @tparam T
 */
template<class T>
inline LinkList<T>::LinkList() {
    first = new LinkNode<T>();
    if (first == nullptr) {
        std::cerr << "链表节点分配错误" << std::endl;
    }
}

复制构造函数

/**
 * 复制构造函数
 * @tparam T
 * @param L
 */
template<class T>
LinkList<T>::LinkList(LinkList<T> &L) {
    T value;
    LinkNode<T>* srcptr= L.getHead();
    LinkNode<T>* destptr= first = new LinkNode<T>();
    while (srcptr->next!=NULL){
        value = srcptr->next->data;
        destptr->next = new LinkNode<T>(value);
        srcptr = srcptr->next;
        destptr = destptr->next;
    }
}

获取头节点

/**
 * 获取头节点
 * @tparam T
 * @return 返回的头结点
 */
template<class T>
LinkNode<T> *LinkList<T>::getHead() const {
    return first;
}

获取链表长度

/**
 * 返回链表存储的元素的个数
 * @tparam T
 * @return
 */
template<class T>
int LinkList<T>::Length() const {
    int length = 0;
    LinkNode<T> * node = first->next;
    while (node!=NULL) {
        length++;
        node = node->next;
    }
    return length;
}

查找指定元素

/**
 * 搜索给定列表项的地址
 * @tparam T
 * @param x
 * @return 给定列表项的地址 返回NULL则代表查找失败
 */
template<class T>
LinkNode<T> *LinkList<T>::Search(T x) const {
    LinkNode<T> *desPtr = NULL;
    if (first != NULL) {
        for (desPtr = first->next; desPtr != NULL; desPtr = desPtr->next)
            if (desPtr->data == x)
                break;
    }
    return desPtr;
}

获取指定位置元素的地址

/**
 * 获取第i个元素的地址
 * @tparam T
 * @param i 元素序号 从1开始
 * @return 元素的地址 若返回NULL说明i太大
 */
template<class T>
LinkNode<T> *LinkList<T>::Locate(int i) const {
    LinkNode<T>* res = first;
    int index = 0;
    while (res!=NULL&&index<i) {
        res = res->next, index++;
    }
    return res;
}

正序输出链表中的元素

/**
 * 正序输出链表中的元素
 * @tparam T
 */
template<class T>
inline void LinkList<T>::output() {
    LinkNode<T> *head = first->next;
    for (; head != NULL; head = head->next) {
        std::cout << head->data << " ";
    }
}

取出第i个元素的数值

/**
 * 取出第i个元素的数值
 * @tparam T
 * @param i 从1开始
 * @param x 获取到的元素
 * @return 获取到的结果 false可能是链表为空或者给定的i过大
 */
template<class T>
inline bool LinkList<T>::getData(int i, T &x) const {
    if(IsEmpty())
        return false;
    else{
        int index = 0;
        LinkNode<T>* ptr = first;
        while (ptr!=NULL&&index<i) {
            ptr = ptr->next, index++;
        }
        if(ptr==NULL){ //i过大
            return false;
        }else{
            x = ptr->data;
            return true;
        }
    }
}

设定第i个元素的数值

/**
 * 设定第i个元素的数值
 * @tparam T
 * @param i
 * @param x 设定的元素
 */
template<class T>
void LinkList<T>::setData(int i, T &x) {
    if(i<0)
        return;
    LinkNode<T>* ptr = Locate(i);
    if(ptr==NULL)return;
    else
        ptr->data=x;
}

在第i个元素后面插入的x

/**
 * 在第i个元素后面插入的x
 * @tparam T
 * @param i 从1开始
 * @param x 插入的元素
 * @return
 */
template<class T>
inline bool LinkList<T>::Insert(int i, T &x) {
    if(i<0)
        return false;
    else{
        LinkNode<T>* ptr = Locate(i);
        if(ptr==NULL)
            return false;
        else{
            LinkNode<T>* newNode = new LinkNode<T>(x);
            newNode->next = ptr->next;
            ptr->next = newNode;
            return true;
        }
    }
}

删除第i个元素的值

/**
 * 删除第i个元素的值
 * @tparam T
 * @param i
 * @param x 删除的元素
 * @return
 */
template<class T>
inline bool LinkList<T>::Remove(int i, T &x) {
    if(i<0)
        return false;
    else{
        LinkNode<T>* ptr = Locate(i-1); //获取前驱节点的地址
        if(ptr==NULL)
            return false;
        else{
            LinkNode<T>* node = ptr->next;
            ptr->next = node->next;
            x = node->data;
            delete node;
            return true;
        }
    }
}

尾插法插入元素

/**
 * 依次向链表中输入元素 尾插法
 * @tparam T
 */
template<class T>
void LinkList<T>::Input() {
    int count = 0; //输入元素的个数
    std::cout << "请输入元素的个数" << std::endl;
    std::cin >> count;
    LinkNode<T> *node;
    LinkNode<T> *cur = first;
    std::cout << "请依次输入元素" << std::endl;
    int value = 0;
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        std::cin >> value;
        node = new LinkNode<T>(value);
        cur->next = node;
        cur = node;
    }
}