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如果想对集合(系列)有本质的了解,链表是一个必须了解的概念。本篇主要包括:
链表的由来和定义
在现实生活中,我们把不同的商品放在一个购物车中。而在面向对象的世界里,有时候,也需要把不同类型的数据放到一起,组成一个集合。集合中的元素并不是彼此孤立的,在C#中,如何表达集合元素间的关系呢?
借助"自引用类"可以确立集合元素间的关系。比如有这样一个自引用类:
public class Node{public int Data{get;set;}public Node Next{get;set;}public Node(int dataValue){}}
Node类的最大特点是:存在一个Node类型的属性,这个属性指向Node的另一个实例,Next属性也称为"引用链"。放到集合的场景中来说就是:把多个Node实例放到一个集合中,每一个Node实例包含一个Next属性指向下一个Node实例。而该集合中的最后一个Node实例会指向null。用图表示就是:
链表就是自引用类对象的线性集合,即序列。
由于每个自引用对象是由引用链链接起来,所以叫链表。堆栈与队列是约束版的链表,而二叉查找数是非线性数据结构。
链表的节点或元素虽然在逻辑上是连续的、线性的,当其内存不是连续存储的;数组元素在内存中是连续的,所以我们才可以通过索引来访问数组元素。
创建一个单向链表
首先创建一个节点,是一个自引用类:
namespace LinkedListLibrary
{public class ListNode{//当前节点对象
public object Data { get; private set; }//Next属性也称为链,指向另一个ListNode对象实例,这样就把2个ListNode对象实例链接起来了
public ListNode Next { get; set; }public ListNode(object dataValue): this(dataValue, null){}public ListNode(object dataValue, ListNode nextNode){Data = dataValue;Next = nextNode;}}}
再模拟一个链表,如下:
namespace LinkedListLibrary
{public class List{private ListNode firstNode;
private ListNode lastNode;
private string name;public List(string listName){name = listName;firstNode = lastNode = null;
}public List() : this("list"){}......//如果第一个节点是null,那就说明集合为空
public bool IsEmpty(){return firstNode == null;}}}
以上,如果第一个节点为null,那就说明该链表为空。List类提供了IsEmpty方法用来判断链表是否为空。List还包含另外5个重要的方法,下面展开来说。
在链表的的第一个节点前插入。
//在最前面插入元素、节点
public void InsertAtFront(object insertItem){if (IsEmpty())//如果集合为空,加进来一个元素,相当于第一个节点和第二个节点相同,都是新加的元素{firstNode = lastNode = new ListNode(insertItem);
}else //如果集合不为空,第一个节点就是新加的元素,原先的第一个节点变为下一个节点{firstNode = new ListNode(insertItem, firstNode);
}}
以上,当集合不为空的情况下,实际上是把新添加的节点设为第一个节点,并把新的第一个节点的引用链指向原先的第一个节点。
在链表的最后一个节点后插入。
public void InsertAtBack(object insertItem){if (IsEmpty())//如果原先集合为空,第一个节点和最后一个节点就是新加的节点{firstNode = lastNode = new ListNode(insertItem);
}else//如果原先的集合不为空,最后一个节点的属性值就是新加的节点{lastNode = lastNode.Next = new ListNode(insertItem);
}}
以上,当集合不为空的情况下,实际上是把新添加的节点设置成最后一个节点,并把新的最后一个节点的引用链指向null。
移除链表最前面的节点。
//移除最前面的元素、节点
//即重新设置第一个节点的Next属性
public object RemoveFromFront(){if (IsEmpty())
throw new EmptyListException(name);//从第一个节点中取出节点对象
object removeItem = firstNode.Data;
if (firstNode == lastNode) //如果集合中只有一个元素{firstNode = lastNode = null;
}else //正常情况下,把firstNode的Next属性所指向的节点赋值给第一个节点{firstNode = firstNode.Next;}return removeItem;
}
以上,本质是把原先排在第二位置的节点设置成第一个节点。
移除链表最后面的节点。
//移除最后面的元素、节点
public object RemoveFromBack(){if (IsEmpty())
{throw new EmptyListException();}//从最后一个节点中获取节点对象
object removeItem = lastNode.Data;
if (firstNode == lastNode)//如果当前集合只有一个节点{firstNode = lastNode = null;
}else
{//先把第一个节点作为当前节点
ListNode current = firstNode;//改变除最后一个节点之外的节点的值
while (current.Next != lastNode)
{current = current.Next;}//最后current变成倒数第二个节点
lastNode = current;current.Next = null;//最后一个节点的Next属性为null,即没有指向另一个节点}return removeItem;
}
以上,从第一个节点开始,一直循环到倒数第二个节点,current就像一个指针,每指到一个节点,就把该节点的下面一个节点设置为当前节点。最后,把倒数第二个节点设置为最后一个节点。 把Current的引用链设置为null,让其能被垃圾回收机制回收。
打印链表。
//打印显示
public void Display(){if (IsEmpty())
{Console.WriteLine("集合" + name + "为空");}else
{Console.WriteLine("集合的名称是:" + name);
//先把第一个节点作为当前节点
ListNode current = firstNode;while (current != null){//把当前节点对象打印出来
Console.Write(current.Data + " ");
//把下一个节点设置为当前节点
current = current.Next;}Console.WriteLine("\n");
}}
以上,从第一个节点开始,一直循环到最后一个节点,current就像一个指针,每打印一个节点,就把当前节点设置为下一个节点,一直循环下去。
EmptyListException用来抛出链表为空的异常。
namespace LinkedListLibrary
{public class EmptyListException : Exception{public EmptyListException() : base("当前集合为空"){}public EmptyListException(string name) : base("集合" + name + "为空"){}public EmptyListException(string exception, Exception inner) : base(exception, inner){}}}
客户端调用:
using LinkedListLibrary;
namespace ListTest
{class Program
{static void Main(string[] args){List list = new List();
bool aBoolean = true;char aChar = ‘a‘;
int anInt = 12;
string aStr = "hi";list.InsertAtFront(aBoolean);list.Display();list.InsertAtFront(aChar);list.Display();list.InsertAtBack(anInt);list.Display();list.InsertAtBack(aStr);list.Display();object removeObject;
try
{removeObject = list.RemoveFromFront();Console.WriteLine(removeObject + "被删除了...");
list.Display();removeObject = list.RemoveFromFront();Console.WriteLine(removeObject + "被删除了...");
list.Display();removeObject = list.RemoveFromBack();Console.WriteLine(removeObject + "被删除了...");
list.Display();removeObject = list.RemoveFromBack();Console.WriteLine(removeObject + "被删除了...");
list.Display();}catch (EmptyListException emptyListException)
{Console.Error.WriteLine("\n" + emptyListException);
}Console.ReadKey();}}}
其它链表
以上,创建的是单向链表,其特点是第一个节点开始包含引用链,每个节点的引用链指向下一个节点,最后一个节点的引用链为null。单向链表只能从一个方向遍历。
环形单向链表与单向链表的区别是:其最后一个节点的引用链指向第一个节点。环形单向链表也只能从一个方向遍历,只不过遍历到最后一个节点后,又回到第一个节点重新开始遍历。
双向链表的第一个节点只包含指向下一个节点的引用链,最后一个节点只包含指向上一个节点的引用链,其它节点同时包含指向前一个节点和后一个节点的引用链。双向链表支持向前和向后遍历。
环形双向链表与双向链表的区别是:第一个节点向后引用链指向最后一个节点,而最后一个节点的向前引用链指向第一个节点。
参考资料:
Visual C# 2008大学教程--(第三版)
了解集合本质必须要知晓的概念-链表,布布扣,bubuko.com
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原文地址:http://www.cnblogs.com/darrenji/p/3885635.html