C++实现单链表（Single Linked List）_c++ 数据结构linked list

C++实现单链表（Single Linked List）

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语言这个东西不用真的会忘， 我记得前前后后C++的基本语法我也看了好几遍了，一直没有动手写过什么东西，所以一遍遍的看，一遍遍的忘… …

正好最近在看数据结构，想着自己用C++来实现一下，一方面是熟悉整个逻辑过程，加深对数据结构的理解，另一方面，也熟悉一下C++。

单链表是线性表的链式存储结构，同顺序存储结构（可以理解为C++中的数组）不同的是，单链表在插入和删除一个结点时，不需要移动大量的元素，但是单链表没有数组中索引的概念，所以在查询一个元素时没有数组方便。

单链表由结点（Node）组成，结点中有一个数据域和一个指针域，数据域存放结点中的数据，指针域指向下一个结点的地址，我们所实现的单链表是带有头结点的单链表，与其他结点不同，头结点中的数据域不存放数据。下图是结点和单链表结构的示意图。
结点示意图：

单链表示意图：

需要说明的是，我的这个程序中的索引是从0开始的，而且默认数据都是正的int类型。

单链表的类定义：

class LinkList {
private:
    class Node {
    public:
        int data;
        Node *next;
    };
    Node *head;
    int length = 0;
public:
    LinkList();

    void create(int n);//初始化n个结点的单链表

    void print() const;//打印单链表中的数据

    int getLength() const;//获取单链表的长度

    void isEmpty() const;//判断单链表是否为空

    int search(int index) const;//查找索引为index的数据并返回

    int find(int elem) const;//查找数据为elem的索引并返回

    void insertByIndex(int index, int data);//在索引为index之前的位置插入数据为data的结点

    void deleteByIndex(int index);//删除索引为index的结点
};
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类中的函数实现：

LinkList::LinkList() {
    head = new Node;
    head->data = 0;
    head->next = nullptr;
}

int LinkList::getLength() const {
    cout << "链表中的元素个数为：" << length << endl;
    return length;
}

void LinkList::create(int n) {
    Node *pre = head;
    length = n;
    int i = 1;
    while (i <= n) {
        cout << "请输入第" << i << "个结点的数据：";
        Node *cur = new Node;
        cin >> cur->data;
        ++i;
        pre->next = cur;
        pre = cur;
        cur->next = nullptr;
    }
}

void LinkList::print() const {
    Node *cur = head->next;
    if (!length) {
        cout << "链表为空！" << endl;
        return;
    }
    cout << "*******************" << endl;
    cout << "链表中的元素为：" << endl;
    while (cur) {
        cout << cur->data << " ";
        cur = cur->next;
    }
    cout << endl;
    cout << "*******************" << endl;
}

void LinkList::isEmpty() const {
    if (!length) {
        cout << "链表为空~" << endl;
        return;
    }
    cout << "链表不为空" << "，";
    this->getLength();
}

int LinkList::search(int index) const { //认为索引从0开始
    if (index < 0 || index >= length)
        cout << "索引输入错误！" << endl;
    else {
        Node *temp = head->next;
        int i = 0;
        while (temp) {
            if (i == index) {
                cout << "链表中索引为" << index << "的数据为" << temp->data << endl;
                return temp->data;
            } else {
                ++i;
                temp = temp->next;
            }
        }
    }
    return -1;//假定链表中不存入负数
}

int LinkList::find(int elem) const {
    Node *cur = head->next;
    int index = 0;
    while (cur) {
        if (cur->data == elem)
            return index;
        else {
            cur = cur->next;
            ++index;
        }
    }
    cout << elem << "不在链表中！" << endl;
    return -1;
}

void LinkList::insertByIndex(int index, int data) { //在index之前插入数据为data的结点
    if (index < 0 || index >= length) {
        cout << "索引位置不合法" << endl;
    } else {
        Node *cur = head;
        int pos = 0;
        while (pos != index) {
            cur = cur->next;
            ++pos;
        }
        Node *temp = new Node;
        temp->data = data;
        temp->next = cur->next;
        cur->next = temp;
        ++length;
        cout << data << "插入成功！" << endl;
    }
}

void LinkList::deleteByIndex(int index) {
    if (index < 0 || index >= length) {
        cout << "索引输入错误！" << endl;
    } else {
        Node *cur = head;
        int pos = 0;
        while (pos != index) {
            cur = cur->next;
            ++pos;
        }
        Node *temp = cur->next;
        cur->next = temp->next;
        delete temp;
        --length;
        cout << "删除成功!" << endl;
    }
}
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测试代码：

/*
 * Software:Jetbrains clion 2022.1
 * Created by xiaoxin_zh@foxmail.com
 * Implementing Singly Linked List with C++
 */
 
#include <iostram>

using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;

int main() {
    LinkList linkList;
    cout << "请输入链表中结点的个数：";
    int n;
    cin >> n;
    linkList.create(n);
    linkList.print();
    linkList.getLength();
    linkList.isEmpty();
    cout << "请输入需要查询的索引位置：";
    int index;
    cin >> index;
    linkList.search(index);
    cout << "请输入需要查询的数据:";
    int elem;
    cin >> elem;
    if (linkList.find(elem) != -1) {
        cout << elem << "在链表中的索引位置是" << linkList.find(elem) << endl;
    }
    cout << "请输入需要插入结点的位置索引和数值：";
    int pos, data;
    cin >> pos >> data;
    linkList.insertByIndex(pos, data);
    linkList.print();
    linkList.getLength();
    cout << "请输入需要删除的结点索引：";
    int deleteIndex;
    cin >> deleteIndex;
    linkList.deleteByIndex(deleteIndex);
    linkList.print();
    linkList.getLength();
    return 0;
}
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假设实现的原始单链表有4个结点，数值分别为12、23、34、45，结构如图所示：

查询索引为1的元素，应该返回23；

查找数据为45的索引位置，应该返回3；

在索引为2的前面插入一个数值为88的结点，其步骤如图所示：

删除索引为3的结点，其步骤如图所示：

测试代码执行：