单向链表模版实现（c++）

关于单向链表

单向链表是链表最常用的一种，一个列表节点有两个字段，即数据域和指针域。在单向链表中，指向第一个节点的节点称为"头结点"，最后一个节点的指针域设为null。

如图即是{1,3,1,4,5,2,1}存在在单向链表的示意图，头节点数据域为null，指向首节点（数据域为1），首节点指向下一个节点，一直到最后一个节点，指向null。1部分是3部分的前驱节点，3部分是1部分的后驱节点。

1.已知列表的每一个节点有数据域和指针域组成，故定义一个节点结构体ListNode:

c 复制代码

struct ListNode{
	eleType data;
	ListNode *next;
	ListNode(eleType ele) : data(ele), next(nullptr) {}
};

解释： data表示数据域，*next表示下一个节点（后继节点）。ListNode(eleType ele) : data(ele), next(nullptr) {}构造函数，在声明节点对象的时候，将ele赋值给data，next节点设置为空。

2.接下来建立一个链表类LinkedList：

c 复制代码

class LinkedList{
private:
	ListNode *head;
	int size;
public:
	LinkedList() : head(nullptr), size(0) {}
	~LinkedList();
	//增删改查
	void insertToIndex(int index,eleType element); //增
	void removeByIndex(int index); //删
	ListNode* getListNodeByIndex(int index); //改
	void updateListNodeByIndex(int index,eleType value); //差
	void printList(); //打印
};

解释： 该类有两个私有成员，*head表示头节点，size表示链表长度，在构造函数中分别初始化为null和0，表示是一个空表。定义了析构函数，在后面实现。另声明了该类的增删改查函数。

3.实现析构函数，在销毁链表时调用：

c 复制代码

/*定义一个游标节点，从头节点出发，遍历，赋值给tmp，执行删除*/
   LinkedList::~LinkedList(){
	ListNode *curr = head;
	while (curr != nullptr) {
		ListNode *tmp = curr;
		curr = curr->next;
		delete tmp;
	}
}

4.插入函数实现：

c 复制代码

void LinkedList::insertToIndex(int index, eleType element){
	if(index < 0 || index > size)
		throw out_of_range("Invalid position");
	ListNode *newNode = new ListNode(element);
	if(index == 0){
		newNode->next = head;
		head = newNode;
	}else{
		ListNode *curr = head;
		for(int i = 0; i < index - 1; ++ i){
			curr = curr->next;
		}
		newNode->next = curr->next;
		curr->next = newNode;
	}
	++ size;
}

解释： 传入index以及要插入的元素，首先进行下表越界判断，抛出异常。之后通过ListNode创建一个新节点，如果要插入位置为头节点，就让新节点指向头节点，将头节点赋值给新节点。如果插入位置不是头节点，则建立一个游标节点curr，循环遍历至要插入的位置的前一个节点，之后把新节点指向这个位置的后一个节点，再让这个位置的后继节点等于新节点。最后size加一。

5.删除函数实现

c 复制代码

void LinkedList::removeByIndex(int index){
	if(index < 0 || index > size)
		throw out_of_range("Invalid position");
	ListNode *curr = head;
	for(int i = 0; i < index - 1; ++ i){
		curr = curr->next;
	}
	ListNode *temp = curr->next;
	curr->next = temp->next;
	delete temp;
}

解释： 传入index表示要删除节点的位置，首先进行下表合法校验。之后同样建立游标节点，遍历至要删除位置的前一个节点，然后建立一个临时节点保存要删除的节点，在让curr的后继节点指向tmp的后继节点，之后删除tmp。

5.查找函数实现

c 复制代码

	ListNode*  LinkedList::getListNodeByIndex(int index){
	if(index < 0 || index > size)
		throw out_of_range("Invalid position");
	ListNode *curr = head;
	for(int i = 0; i < index;i++){
		curr = curr->next;
	}
	return curr;
}

解释该函数返回的是一个节点类型，首先进行下表判断，之后遍历至要返回的位置，返回该节点即可。

6.修改函数实现

c 复制代码

void LinkedList::updateListNodeByIndex(int index,eleType value){
	if(index < 0 || index > size)
		throw out_of_range("Invalid position");
	getListNodeByIndex(index)->data = value;
};

解释该函数返回值为空，直接调用查找函数找到对应节点，之后修改其指针域为对应值即可。

主函数测试

c 复制代码

	int main(){
	LinkedList list;
	list.insertToIndex(0, 33);
	list.insertToIndex(1, 33);
	list.insertToIndex(2, 33);
	list.updateListNodeByIndex(2, 66);
	//list.removeByIndex(0);
	list.printList();
	cout<<list.getListNodeByIndex(0)->data;
}
/*
结果：
33 33 66 
---------------------
33
*/

完整程序

c 复制代码

#include <iostream>
#include<stdexcept>
using namespace std;

#define  eleType int

struct ListNode{
	eleType data;
	ListNode *next;
	
	ListNode(eleType ele) : data(ele), next(nullptr) {}
};
class LinkedList{
private:
	ListNode *head;
	int size;
public:
	LinkedList() : head(nullptr), size(0) {}
	~LinkedList();
	void insertToIndex(int index,eleType element);
	void removeByIndex(int index);
	ListNode* getListNodeByIndex(int index);
	void updateListNodeByIndex(int index,eleType value);
	void printList();
};
LinkedList::~LinkedList(){
	ListNode *curr = head;
	while (curr != nullptr) {
		ListNode *tmp = curr;
		curr = curr->next;
		delete tmp;
	}
}
void LinkedList::insertToIndex(int index, eleType element){
	if(index < 0 || index > size)
		throw out_of_range("Invalid position");
	ListNode *newNode = new ListNode(element);
	if(index == 0){
		newNode->next = head;
		head = newNode;
	}else{
		ListNode *curr = head;
		for(int i = 0; i < index - 1; ++ i){
			curr = curr->next;
		}
		newNode->next = curr->next;
		curr->next = newNode;
	}
	++ size;
}
void LinkedList::removeByIndex(int index){
	if(index < 0 || index > size)
		throw out_of_range("Invalid position");
	ListNode *curr = head;
	for(int i = 0; i < index - 1; ++ i){
		curr = curr->next;
	}
	ListNode *temp = curr->next;
	curr->next = temp->next;
	delete temp;
}
	ListNode*  LinkedList::getListNodeByIndex(int index){
		if(index < 0 || index > size)
			throw out_of_range("Invalid position");
		ListNode *curr = head;
		for(int i = 0; i < index;i++){
			curr = curr->next;
		}
		return curr;
	}
void LinkedList::updateListNodeByIndex(int index,eleType value){
	if(index < 0 || index > size)
		throw out_of_range("Invalid position");
	getListNodeByIndex(index)->data = value;
};

void LinkedList::printList(){
	ListNode *curr = head;
	while (curr != nullptr) {
		cout<<curr->data<<' ';
		curr = curr->next;
	}
	cout<<"\n---------------------\n";
}
int main(){
	LinkedList list;
	list.insertToIndex(0, 33);
	list.insertToIndex(1, 33);
	list.insertToIndex(2, 33);
	list.updateListNodeByIndex(2, 66);
	//list.removeByIndex(0);
	list.printList();
	cout<<list.getListNodeByIndex(0)->data;
}