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链表是一种可以动态存储分配的数据结构,它由多个元素组成,在单链表中每个元素称为“节点”,每个节点的定义如下:
typedef int DataType;
#define Node ElemType
#define ERROR NULL
//创建一个基本节点类
struct Node
{
int Data; //数据域
Node* next; //指针域
}
从代码中不难发现,每个节点由两部分构成
①数据域Data:整形变量(可定义为任意需要类型),存储本节点的数据元素。
②指针域*next:指向下一个节点。
多个节点通过Node->next表示的指针连接在一起,并且通常情况第0个节点作为标志节点,通常成为表头(head),一般情况下可作为特定链表的标识,这在一定程度上起到防止链表丢失的作用。
①动态内存分配:运行时可动态分配内存,不像数组在创建时确定大小。
②不连续存储:链表中的节点在内存中可以是不连续的,而数组元素在内存必须连续存储。
③插入和删除的高效性:尤其在节点间插入元素,只需调整指针指向,而不用移动大量元素。
④随机访问较慢:不能通过下表访问,只能从头遍历,效率低,时间复杂度为O(n),n为链表长度。
⑤常见的链表:单链表、双链表、循环链表。(单链表:每个节点只含一个指向下个节点的指针。双链表:有上、下两个方向指向的指针。循环链表:尾部节点指向头结点,形成环状,可以是单或双链表)
//构建一个单链表类 class LinkList { public: LinkList(); //构建一个单链表; ~LinkList(); //销毁一个单链表; void CreateLinkList(int n); //创建一个单链表 void TravalLinkList(); //遍历线性表 int GetLength(); //获取线性表长度 bool IsEmpty(); //判断单链表是否为空 ElemType * Find(DataType data); //查找节点 void InsertElemAtEnd(DataType data); //在尾部插入指定的元素 void InsertElemAtIndex(DataType data,int n); //在指定位置插入指定元素 void InsertElemAtHead(DataType data); //在头部插入指定元素 void DeleteElemAtEnd(); //在尾部删除元素 void DeleteAll(); //删除所有数据 void DeleteElemAtPoint(DataType data); //删除指定的数据 void DeleteElemAtHead(); //在头部删除节点 private: ElemType * head; //头结点,他作为私有成员变量,在各个成员函数中可被执行链表的各种操作 };
在对链表进行相关操作之前,首先给出初始化单链表和销毁单链表的代码。
//初始化单链表 LinkList::LinkList() { head = new ElemType; head->data = 0; //将头节点的数据定义为0 head->next = NULL; //头结点的下一个定义为NULL } //销毁单链表 LinkList::~LinkList() { Node *temp; while(head->next != NULL) //删除每个节点 { temp=head; head=head->next; delete temp; } delete head; //删除头节点 }
注意:在析构函数中使用delete来删除对象,它对应的是通过new来动态分配的内存,都是C++中的操作符。
值得一提的是free函数,他用来释放通过malloc、calloc、realloc等函数动态分配的内存,与上述的new不能混合使用。
//创建一个单链表 void LinkList::CreateLinkList(int n) { ElemType *pnew, *ptemp; ptemp = head; if (n < 0) { //当输入的值有误时,处理异常 cout << "输入的节点个数有误" << endl; exit(EXIT_FAILURE); } for (int i = 0; i < n;i++) { //将值一个一个插入单链表中 pnew = new ElemType; cout << "请输入第" << i + 1 << "个值: " ; cin >> pnew->data; pnew->next = NULL; //新节点的下一个地址为NULL ptemp->next = pnew; //当前结点的下一个地址设为新节点 ptemp = ptemp->next; //将当前节点向后移动一位,以达到逐个创建的需求 } }
//遍历单链表
void LinkList::TravalLinkList()
{
if (head->next ==NULL) {
cout << "链表为空表" << endl;
}
ElemType *p = head; //令指针指向头节点
while (p->next != NULL) //当指针的下一个地址不为空时,循环输出p的数据域
{
p = p->next; //p指向p的下一个地址
cout << p->data << " ";
}
}
//获取单链表的长度
int LinkList::GetLength()
{
int count = 0; //定义count计数
ElemType *p = head->next; //定义p指向头后的第一个节点
while (p != NULL) //当指针的下一个地址不为空时,count+1
{
count++;
p = p->next; //p指向p的下一个地址
}
return count; //返回count的数据
}
//判断单链表是否为空
bool LinkList::IsEmpty()
{
if (head->next == NULL) {
return true;
}
return false;
}
//查找节点 ElemType * LinkList::Find(DataType data) { ElemType * p = head->next; if (p == NULL) { //当为空表时,报异常 cout << "此链表为空链表" << endl; return ERROR; } else { while (p != NULL) //循环每一个节点 { if (p->data == data) return p; //返回指针域 p = p->next; } return NULL; //未查询到结果 } }
//在尾部插入指定的元素
void LinkList::InsertElemAtEnd(DataType data)
{
ElemType * newNode = new ElemType; //定义一个Node节点指针newNode
newNode->next = NULL; //定义newNode的数据域和指针域
newNode->data = data;
ElemType * p = head->next; //定义指针p指向头节点后的第一个节点
if (head == NULL)head = newNode; //当头结点为空时,设置newNode为头结点
while (p->next != NULL)p = p->next;
p->next = newNode;
}
//在指定位置插入指定元素 void LinkList::InsertElemAtIndex(DataType data,int n) { if (n<1 || n>GetLength()) //输入有误报异常 cout << "输入的值错误" << endl; else { ElemType * ptemp = new ElemType; //创建一个新的节点 ptemp->data = data; //定义数据域 ElemType * p = head->next; //创建一个指针指向头节点 int i = 1; while (n > i) //遍历到指定的位置 { p = p->next; i++; } ptemp->next = p->next; //将新节点插入到指定位置 p->next = ptemp; } }
//在头部插入指定元素
void LinkList::InsertElemAtHead(DataType data)
{
ElemType * newNode = new ElemType; //定义一个Node节点指针newNode
newNode->data = data;
ElemType * p = head->next; //定义指针p指向头节点后的第一个元素
newNode->next = p; //将新节点插入到指定位置
head->next = newNode;
}
//在尾部删除元素 void LinkList::DeleteElemAtEnd() { ElemType * p = head->next; //创建一个指针指向头节点后的第一个节点 ElemType * ptemp = NULL; //创建一个占位节点 if (p == NULL) { //判断链表是否为空 cout << "单链表空" << endl; } else { while (p != NULL) //循环到尾部的前一个 { ptemp = p; //将ptemp指向尾部的前一个节点 p = p->next; //p指向最后一个节点 } delete p; //删除尾部节点 p = NULL; ptemp->next = NULL; } }
//删除所有数据
void LinkList::DeleteAll()
{
ElemType * p = head->next;
ElemType * ptemp = new ElemType;
while (p != NULL) //在头结点的下一个节点逐个删除节点
{
ptemp = p;
p = p->next;
head->next = p;
ptemp->next = NULL;
delete ptemp;
}
head->next = NULL; //头结点的下一个节点指向NULL
}
//删除指定的数据 void LinkList::DeleteElemAtPoint(DataType data) { ElemType * ptemp = Find(data); //查找到指定数据的节点位置 if (ptemp == head->next) { //判断是不是头节点的下一个节点,如果是就从头部删了它 DeleteElemAtHead(); } else { ElemType * p = head->next; //p指向头节点后的第一个节点 while (p != ptemp)p = p->next; //p循环到指定位置的前一个节点 p->next = ptemp->next; //删除指定位置的节点 delete ptemp; ptemp = NULL; } }
//在头部删除节点 void LinkList::DeleteElemAtHead() { ElemType * p = head->next; if (p == NULL) { //判断是否为空表,报异常 cout << "该链表为空表" << endl; } else { ElemType * ptemp = NULL; //创建一个占位节点 p = p->next; ptemp = p->next; //将头结点的下下个节点指向占位节点 delete p; //删除头结点的下一个节点 p = NULL; head->next = ptemp; //头结点的指针更换 } }
以上内容分析了链表的组成,相较于数组链表具有的优缺点,同时给出了链表常用的几种函数。欢迎各位小伙伴共同交流~
本文参考下文扩展而来:https://blog.csdn.net/ccblogger/article/details/81176338
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