双向链式线性表（模板实现）

Posted 2020-07-04 meadow@dlut

　　线性表（List）：零个或者多个数据元素的有限序列。

线性表的存储结构大约分为三种：1，顺序存储结构 2，链式存储结构 3，静态链表。

　　顺序存储结构的线性表是由数组实现的，由于C++不支持变长数组，所以顺序存储结构的线性表在定义时就指定了长度，这是一个很大的问题。譬如说，一个顺序存储结构的线性表的长度为10000，我们写程序用到了这个线性表，但是只往表里添加了十几个数据，这显然对空间造成了极大的浪费。所以说，这种结构的线性表并适用于实际的应用。

　　链式存储结构的线性表实现了空间的动态分配，这一概念解决了顺序存储结构的问题，在大部分数据结构的书的讲解中，链式线性表都作为重点来讲解。然而，几乎所有的数据结构书都是在讲链式线性表这种结构概念，书中的代码几乎清一色的伪代码，使用抽象数据类型，这种写法不能够在计算机中直接运行，既然数据类型都抽象了，何不用模板类来实现一个线性表。

 

　　线性表是一种最基础的数据结构，所以应用也广泛，在编写线性表时，应该尽量考虑它的灵活性，本文采用了双向链表结构来构成线性表，也就是说，线性表的一个结点有三项：数据性，next指针，pervious指针。构造这样的结点，线性表可以灵活的从头和尾部插入结点。

结点：

双向链式线性表（本文定义的线性表，头结点和尾结点不存放数据）：

空的线性表：

push data to list：

pop data from list：

code:

#ifndef BASEDEF_H__
#define BASEDEF_H__
template<class ADT> struct Node
{
    Node(ADT data)
    {
        this->data = data;
        previous = nullptr;
        next = nullptr;
    }
    Node()//用于建立无值得头结点
    {
        previous = nullptr;
        next = nullptr;
    }

    ADT data;
    Node<ADT> *previous;
    Node<ADT> *next;
};

//双向链式线性表
template<class ADT> class zlLinkList
{
public:
    zlLinkList();
    ~zlLinkList();
    bool clear();
public:
    bool PushHead(ADT data);
    bool PopHead(ADT &data);

    bool PushBack(ADT data);
    bool PopBack(ADT &data);

    ADT at(int index);
    int size();
private:
    Node<ADT> *head;//逻辑头
    Node<ADT> *tail;//逻辑尾
    int listSize;
};



//模板实现
template<class ADT> zlLinkList<ADT>::zlLinkList()
{
    head = new Node<ADT>;//不存值
    tail = new Node<ADT>;//不存值
    head->next = tail;
    tail->previous = head;
    listSize = 0;
}
template<class ADT> zlLinkList<ADT>::~zlLinkList()
{
    this->clear();
    delete head;
    delete tail;
}
template<class ADT> bool zlLinkList<ADT>::clear()
{
    if (head->next == tail)
    {
        return false;
    }
    Node<ADT> *p = nullptr;
    while (head->next != tail)
    {
        p = head->next;
        head->next = p->next;
        (p->next)->previous = head;
        delete p;
    }
    return true;
}
template<class ADT> int zlLinkList<ADT>::size()
{
    return listSize;
}
template<class ADT> bool zlLinkList<ADT>::PushHead(ADT data)
{
    Node<ADT> *N = new Node<ADT>(data);
    Node<ADT> *p;//辅助指针
    p = head->next;

    head->next = N;
    N->next = p;
    p->previous = N;
    N->previous = head;
    listSize++;
    return true;
}
template<class ADT> bool zlLinkList<ADT>::PushBack(ADT data)
{
    Node<ADT> *N = new Node<ADT>(data);
    Node<ADT> *p;//辅助指针
    p = tail->previous;

    p->next = N;
    N->next = tail;
    tail->previous = N;
    N->previous = p;
    listSize++;

    return true;
}

template<class ADT> bool zlLinkList<ADT>::PopHead(ADT &data)
{
    if (head->next == tail)
    {
        return false;
    }
    Node<ADT> *p = nullptr;

    p = head->next;
    head->next = p->next;
    (p->next)->previous = head;
    data = p->data;
    delete p;
    listSize--;
    return true;
}
template<class ADT> bool zlLinkList<ADT>::PopBack(ADT &data)
{
    if (tail->previous == head)
    {
        return false;
    }

    Node<ADT> *p = nullptr;
    p = tail->previous;
    tail->previous = p->previous;
    (p->previous)->next = tail;
    data = p->data;
    delete p;
    listSize--;
    return true;
}
template<class ADT> ADT zlLinkList<ADT>::at(int index)
{
    Node<ADT> *p = head->next;//辅助指针
    for (int i = 0; i < index; i++)
    {
        p = p->next;
    }
    return p->data;
}
#endif

 

demo：

 

#include"iostream"
#include"BaseStruct.h"
using namespace std;
int main(int argv, char *argc[])
{
    zlLinkList<char> m;
    m.PushHead(\'a\');
    m.PushHead(\'b\');
    m.PushHead(\'c\');
    m.PushHead(\'d\');
    
    char data;
    m.PopBack(data);
    std::cout << data <<m.size()<< endl;
    m.PopBack(data);
    std::cout << data << m.size() << endl;
    m.PopBack(data);
    std::cout << data << m.size() << endl;
    m.PopBack(data);
    std::cout << data << m.size() << endl;
    return 0;
}

输出: