标签:adt ever 后继节点 关系 tail 单链表 表示 sel 没有
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链表和数组的最大区别在于链表不支持随机访问,不能像数组那样对任意一个(索引)位置的元素进行访问,而需要从头节点开始,一个一个往后访问直到查找到目标位置。
与顺序表相对,链表是一种链式存储方式。单链表是实现顺序表最简单的一种链表,根据是否包含虚拟头节点,分为含虚拟头节点和不含虚拟头节点两种方式。本文以含虚拟头节点为例,用C++实现单链表数据结构ADT。
节点:链表的组成元素,每个节点包含数据域data和指针域next。例程为了简化设计,data用int类型表示。
虚拟头节点:链表的第一个节点,为了维护链表操作方便,但不存放数据。
含虚拟头节点的单链表list如下图所示,包含一个虚拟头节点V0,而V1~Vn通过前驱节点next域进行链接,从而形成一个单向链式结构。
虚拟头节点V0,不包含数据;V1~Vn包含数据,Vn->next = NULL
名称 | 描述 | 代表自定义符号 |
虚拟头节点 | 不包含数据 | Vh/head |
尾节点 | 链表的最后一个节点,特征:next=NULL | Vn-1/tail |
普通数据节点 | 包含具有实际意义数据的节点 | V0~Vn-1 |
长度 | 包含实际意义数据节点数为n(不包括Vh) | length |
空链表 | 虚拟头节点为空,即head=NULL | V0=NULL |
位置 |
从V0开始(Vh后继节点)开始计数0,直到Vn-1(尾节点)的节点对应位置。范围[0,n-1] |
position |
插入节点 | 在指定位置处插入节点,除插入节点及前驱和后继,不改变链表其他节点关系 | insert |
删除节点 | 在指定位置处删除节点, 除插入节点及前驱和后继,不改变链表其他节点关系 | remove |
1. 链表节点ADT Node.h
/** * 单链表节点类 */ class Node { int data; Node *next; public: Node(); Node(Node*, int); };
2. 单链表ADT LinkedList.h
/** * 单链表类 * @description 带虚拟头节点 */ class LinkedList { private: Node *head; Node *tail; public: LinkedList(); virtual ~LinkedList(); Status Init(); // 初始化链表 Status Destroy(); // 销毁链表 int Length(); // 求链表长度(有效节点)节点个数 bool IsEmpty(); // 链表是否为空 Status Insert(int pos, int value); // 在指定位置生产节点, 并插入数据 Status Remove(int pos); // 删除指定位置节点 int GetValue(int pos); // 读取指定位置节点数据 Node* GetAddress(int pos); // 获取知道位置节点的地址 int SearchPosition(int value); // 搜索第一个出现的元素值的节点位置 Status Update(int pos, int value); // 更新指定位置节点数据 Status ClearList(); // 清除链表数据(不包含头节点) Status PrintList(); // 顺序打印链表节点数据 Status Reverse(); // 反转链表 };
3. Node实现 Node.cpp
#include "Node.h" #include <cstdlib> Node::Node() { data = 0; next = NULL; } Node::Node(Node* newNext, int newValue) { data = newValue; next = newNext; } Node::~Node() { // TODO Auto-generated destructor stub }
4. 链表实现LinkedList.cpp
#include "LinkedList.h" #include <cstdlib> #include <iostream> using namespace std; LinkedList::LinkedList() { head = NULL; tail = NULL; } LinkedList::~LinkedList() { Destroy(); } /** * 初始化链表 */ Status LinkedList::Init() { // 创建虚拟头节点 head = new Node(NULL, 0); if(head != NULL) { return OK; } return ERROR; } /** * 销毁链表 * @description 与初始化操作相对, 删除所有链表节点, 包括头节点 */ Status LinkedList::Destroy() { if(head) { Node *curP = head; while(head) { curP = head->next; delete head; head = curP; } return OK; } else { cout <<"The list is NULL"<<endl; return ERROR; } } /** * 求链表长度(有效节点)节点个数 * @description 从虚拟头节点的下一个节点开始计算有效节点数 */ int LinkedList::Length() { if(!head) { cout <<"The list is NULL"<<endl; exit(-1); } Node *curP = head->next; int n = 0; while(curP != NULL) { n ++; curP = curP->next; } return n; } /** * 判断链表是否为空 * @description 判断依据: 虚拟头节点head == NULL * 注: 长度为0 不代表链表为空 */ bool LinkedList::IsEmpty() { return (head == NULL); } /** * 在指定位置生产节点, 并插入数据 * @param pos [in] 待插入位置. 从头节点的后继开始为0计数,所需要经过的节点数。范围:0~n-1 * @param value [in] 待插入节点数据域 */ Status LinkedList::Insert(int pos, int value) { if(IsEmpty()) { cout <<"The list is NULL. Pls Create an List and init it first."<<endl; exit(-1); } // create a new Node Node *newNode = new Node(NULL, value); if(pos == 0) { newNode->next = head->next; head->next = newNode; } else if(pos >0 && pos <= Length()) { // find the predecessor node to be inserted Node *p = GetAddress(pos-1); // insert the new Node to List if(p != NULL) { if(p->next != NULL) {// not tail newNode->next = p->next; } p->next = newNode; } } else { cout<<"Error: Input param Pos is illegal(<0)"<<endl; return ERROR; } return OK; } /** * 删除指定位置节点 * @param pos [in] 待插入位置. pos有效范围: [0, n), 0代表虚拟节点后面一个节点, 虚拟节点无法通过此API删除 * */ Status LinkedList::Remove(int pos) { // find the prior node Node *curP = GetAddress(pos); if(curP == NULL) { return ERROR; } // get the node to be delete Node *tmp = curP->next; // delete the node if(tmp != NULL) {// not NULL node if(tmp->next != NULL) {// not tail curP->next = tmp->next; tmp->next = NULL; } else { curP->next = NULL; delete tmp; } } return OK; } /** * 读取指定位置节点数据 */ int LinkedList::GetValue(int pos) { // find the node Node *curP = GetAddress(pos); if(curP != NULL) { return curP->data; } else { return 0; } } /** * 获取位置节点的地址 * @param pos [in] 从头节点的后继开始为0计数,所需要经过的节点数。范围:[0, n-1], n是链表长度(有效数据节点数) * @return 节点的地址 */ Node* LinkedList::GetAddress(int pos) { // valid list is null or not if(!head) { cout <<"The list is NULL"<<endl; exit(-1); } // valid intput param if(pos < 0 || pos >= Length()) { cout <<"Insert position is out of the list‘s bounds"<<endl; exit(-1); } // 顺序查找位置pos的节点 int i = 0; Node *curP = head->next; while(curP != NULL) { if(i == pos) { return curP; } i ++; curP = head->next; } return NULL; } /** * 搜索第一个出现的元素值的节点位置 * @param value 待查找值 * @return 链表第一个节点的数据域=value的位置 * - ERROR 错误 * - >=0 位置序号 */ int LinkedList::SearchPosition(int value) { // valid list is null or not if(!head) { cout <<"The list is NULL"<<endl; exit(-1); } // sequential search Node *p = head->next; int i = 0; while(p != NULL) { i ++; if(p->data == value) return i; else p = p->next; } cout<< "Can‘t find the value in list"<<endl; return ERROR; } /** * 更新指定位置节点数据 * @param pos [in] 待更新节点位置 * @param value [in] 待更新节点要修改的目标值 * @return 更新结果 * - OK 正常更新 * - ERROR 没有找到待更新节点, 可能由位置错误或者链表为空导致 */ Status LinkedList::Update(int pos, int value) { // find the node Node *curP = GetAddress(pos); if(curP != NULL) { curP->data = value; return OK; } return ERROR; } /** * 清除链表数据(不包含头节点) */ Status LinkedList::ClearList() { // valid list is null or not if(!head) { cout <<"The list is NULL"<<endl; exit(-1); } Node *p = head->next; Node *tmp = NULL; while(p!=NULL) { tmp = p; p = p->next; delete tmp; } head->next = NULL; return OK; } /** * 顺序打印链表节点数据 */ Status LinkedList::PrintList() { // valid list is null or not if(IsEmpty()) { cout <<"The list is NULL. Pls Create an List and init it first."<<endl; return ERROR; } cout <<"List:[ "; if(Length() == 0) { cout<<"NULL"; } else { Node *p = head->next; while(p != NULL) { cout<<p->data<<" "; p = p->next; } } cout <<"] "<<endl; return OK; } /** * 反转链表, 除虚拟头节点 */ Status LinkedList::ReverseList() { // valid list is null or not if(IsEmpty()) { cout <<"The list is NULL. Pls Create an List and init it first."<<endl; exit(-1); } if(Length() == 0) { cout <<"The list length = 0. Pls insert new Node."<<endl; exit(-1); } // reverse List Node *pre = head->next; // precursor Node Node *cur = pre->next; // current Node Node *nxt = NULL; // successor Node while(cur != NULL) { nxt = cur->next; cur->next = pre; pre = cur; cur = nxt; } // set the tail Node head->next->next = NULL; // set the head Node‘s next field head->next = pre; return OK; }
5. 测试main.cpp
#include <iostream> #include "LinkedList.h" using namespace std; int main() { cout<<"This is Linked List Demo."<<endl; cout<<"Create&Init List:"<<endl; LinkedList *list = new LinkedList(); list->Init(); list->PrintList(); // 顺序插入100~109到链表中 cout<<"Insert List:"<<endl; int i ; const int base = 100; for(i = base; i < base+10; i ++) { list->Insert(0, i); } list->PrintList(); cout<<"Reverse List:"<<endl; list->ReverseList(); list->PrintList(); return 0; }
6. 测试结果
可以看到已经实现了链表基本的插入、打印、反转等功能。
标签:adt ever 后继节点 关系 tail 单链表 表示 sel 没有
原文地址:https://www.cnblogs.com/fortunely/p/9868471.html