引言:
链表是一种常见的数据结构,它由一系列节点组成,每个节点包含一个数据元素和一个指向下一个节点的指针。相比于数组,链表具有动态性和灵活性,可以高效地进行插入和删除操作,但是查找操作的时间复杂度较高。在C++中,我们可以通过定义一个节点结构体和一个链表类来实现链表。
技术实现:
首先,我们定义一个节点结构体Node,包含一个数据元素data和一个指向下一个节点的指针next。这里使用了模板typename Element,表示可以存储任意类型的数据元素。
cpp
template<typename Element>
struct Node
{
Element data;
Node<Element>* next;
};
接下来,我们定义一个链表类LinkList,包含一些常用的操作函数。构造函数LinkList()用于创建一个空链表,构造函数LinkList(Element a[], int n)用于创建一个包含n个元素的链表,析构函数~LinkList()用于释放链表的内存空间。getlenth()函数用于获取链表的长度,getItem(int i)函数用于获取链表中第i个元素,locate(Element x)函数用于查找元素x在链表中的位置,insert(int i, Element x)函数用于在链表中第i个位置插入元素x,remove(int i)函数用于删除链表中第i个元素,empty()函数用于判断链表是否为空,printList()函数用于打印链表中所有元素。
cpp
template<typename Element>
class LinkList
{
public:
LinkList();
LinkList(Element a[], int n);
~LinkList();
int getlenth();
Element getItem(int i);
int locate(Element x);
void insert(int i, Element x);
Element remove(int i);
bool empty();
void printList();
private:
Node<Element>* head;
};
在LinkList类的实现中,我们需要注意一些细节。首先,在构造函数LinkList()中,我们需要将头指针head初始化为空指针。在构造函数LinkList(Element a[], int n)中,我们需要依次创建n个节点,并将它们连接起来。在析构函数~LinkList()中,我们需要依次删除所有节点,并释放它们的内存空间。在insert(int i, Element x)函数中,我们需要先找到第i-1个节点,然后插入新节点,并将它的next指针指向第i个节点。在remove(int i)函数中,我们需要先找到第i-1个节点,然后将它的next指针指向第i+1个节点,并删除第i个节点。
cpp
template<typename Element>
LinkList<Element>::LinkList() {
head = new Node<Element>;
head->next = nullptr;
}
//头插法初始化
template<typename Element>
LinkList<Element>::LinkList(Element a[], int n) {
head->next = nullptr;
for (int i = 0; i < n; i++) {
LinkList s;
s->data = a[i];
s->next = head->next;
head->next = s;
}
}
template<typename Element>
LinkList<Element>::~LinkList() {
while (head->next != nullptr) {
Element* p = head->next;
head->next = p->next;
delete p;
}
}
template<typename Element>
int LinkList<Element>::getlenth() {
int count = 0;
LinkList* p = head->next;
while (p != nullptr) {
count++;
p = p->next;
}
return count;
}
template<typename Element>
Element LinkList<Element>::getItem(int i) {
int j = 0;
LinkList* p = head->next;
while (j < i) {
j++;
p = p->next;
if (p == nullptr) {
printf( "不存在\n");
break;
}
}
return p->data;
}
template<typename Element>
int LinkList<Element>::locate(Element x) {
LinkList* p = head->next;
int j = 0;
while (p != nullptr) {
j++;
p = p->next;
if (p ->data== x) {
return j;
}
}
}
template<typename Element>
void LinkList<Element>::insert(int i, Element x) {
LinkList* p = head;
int j = 0;
while (p != nullptr && j < i - 1) {
p = p->next;
j++;
}
if (p == nullptr) printf("插入位置异常\n");
else {
LinkList s;
s->data = x;
s->next = p->next;
p->next = s;
}
}
template<typename Element>
Element LinkList<Element>::remove(int i) {
LinkList p = head;
int j = 0;
while (p != nullptr && j < i - 1) {
p = p->next;
j++;
}
if (p == nullptr || p->next == nullptr) {
printf( "删除位置异常\n");
}
else {
LinkList q = p->next;
int x = q->data;
p->next = q->next;
delete q;
return x;
}
}
template<typename Element>
bool LinkList<Element>::empty() {
return head->next == nullptr;
}
template<typename Element>
void LinkList<Element>::printList() {
LinkList p = head->next;
while (p != nullptr ) {
printf("%d ", p->data);
p = p->next;
}
printf( "\n");
}
最后,我们可以在主函数中进行链表的测试。例如,创建一个包含5个元素的链表,插入一个元素,删除一个元素,并打印链表中所有元素。
cpp
int main()
{
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
LinkList<int> list(a, 5);
list.printList(); // 1 2 3 4 5
list.insert(3, 6);
list.printList(); // 1 2 6 3 4 5
list.remove(4);
list.printList(); // 1 2 6 4 5
return 0;
}
结尾:
以上就是C++实现链表的全部内容。链表是一种基础的数据结构,掌握它的实现方法对于编写高效的算法和程序非常重要。