定义:链表是一种动态数据结构,他的特点是用一组任意的存储单元(可以是连续的,也可以是不连续的)存放数据元素。链表中每一个元素成为“结点”,每一个结点都是由数据域和指针域组成的,每个结点中的指针域指向下一个结点。Head是“头指针”,表示链表的开始,用来指向第一个结点,而最后一个指针的指针域为NULL(空地址),表示链表的结束。可以看出链表结构必须利用指针才能实现,即一个结点中必须包含一个指针变量,用来存放下一个结点的地址。实际上,链表中的每个结点可以用若干个数据和若干个指针。结点中只有一个指针的链表称为单链表,这是最简单的链表结构。再c++中实现一个单链表结构比较简单。
链表:链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构,数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。链表由一系列结点(链表中每一个元素称为结点)组成,结点可以在运行时动态生成,分为以下三种:
- 单向链表 (Singly linked lis)
- 双向链表 (Doubly linked list)
- 循环链表 (Circular linked list)
单链表讲解
用一组地址任意的存储单元存放线性表中的数据元素,链表当中的数据是以结点来表示的,链表通过每个结点的链域将线性表的n个结点按其逻辑顺序链接在一起的,每个结点只有一个链域的链表称为单链表。
那什么叫结点呢?
结点:元素(数据元素的映象)+指针(指示后继元素存储位置),具体的就是:data+next;
- data域:存放结点指的数据域
- next域:存放节点的直接后继的地址(位置)的指针域
添加
1:使用给定值初始化新节点cur
2:将cur的next字段链接到prev下一个节点next
3:将prev中的next字段链接到cur
与数组相比,我们不用移动插入后方全部的元素,因此我们可以在时间复杂度为o(1)内完成成将新结点插入到链表当中,比数组的o(n)高效许多。众所周知,我们使用头结点来代表整个列表,因此在列表的开头添加新节点时更新头结点head至关重要,具体操作为:
1:初始化一个新节点cur
2:将新节点链接到我们的原始头结点head
3:将cur指定为head
删除
首先找到cur的上一个结点prev及其下一个结点next
然后链接prev到cur的下一个结点next
在我们的第一步中,我们需要找出prev和next,使用cur的参考字段很容易找到next,但是我们必须从头结点遍历链表,以找出prev,它的时间复杂度时间为o(n),空间复杂度为o(1).如果删除的是第一个头结点,我们就在只需要简单的将下一个结点分配给head就好了。
例如,可定义单链表结构的最简单形式如下:
//构建一个节点类
class Node{
public:
int data; //数据域
Node *next;//指针域
};
代码
#include "stdio.h"
#include "iostream"
using namespace std;
typedef int DataType;
#define Node ElemType
#define ERROR NULL
//构建一个节点类
class Node{
public:
int data; //数据域
Node *next;//指针域
};
//构建一个单链表
class LinkList{
public:
LinkList();//构造一个单链表
~LinkList();//析构
void CreateLinkList(int n);//创建单链表
int GetLength();//获取线性表长度
bool IsEmpty();//判断链表是否为空
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);//指定位置插入指定元素
void InsertElemAtHead(DataType data);//在头部插入元素
void DeleteElemAtEnd();//在尾部插入元素
void DeleteAll();//删除所有的元素
void DeleteElemAtPoint(DataType data);//删除指定的数据
void DeleteElemAtHead();//在头部删除节点
void TravalLinkList();
private:
ElemType *head;
};
//初始化单链表
LinkList::LinkList(){
head = new ElemType;
head->data = 0;
head ->next = NULL;
}
//销毁单链表
LinkList::~LinkList(){
delete head;
}
//创建一个单链表
void LinkList::CreateLinkList(int n){
ElemType *pnew ,*ptemp;
ptemp = head;
if (n < 0){
printf("输入的节点个数有误");
//exit(EXIT_FAILURE);
}
for (int i = 0; i <n ; i++){
//将值一个个插入单链表中
pnew = new ElemType;
printf("请输入第%d个值\n", i + 1);
cin >> pnew ->data;
pnew ->next = NULL;//新的节点的下一个地址为NULL
ptemp ->next = pnew;//当前界定啊的下一个地址设为新的节点
ptemp = pnew; //将当前节点设置为新的节点
}
}
//遍历单链表
void LinkList::TravalLinkList(){
if (head == NULL || head ->next == NULL){
printf("链表为空\n");
}
ElemType *p = head;
while (p->next !=NULL){
p = p->next;
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指向头节点
while( p!=NULL){
count ++;
p = p->next;
}
return count;
}
//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;
if (p == NULL){//当链表为空时报异常
cout <<"此链表为空"<<endl;
return ERROR;
}else {
while (p->next !=NULL){ //返回每一个节点
if (p ->data == data){
return p; //返回指针域
}
p =p->next;
}
return NULL; //未查找到结果
}
}
//在指定的位置插入指定元素
void LinkList::InsertElemAtIndex(DataType data, int n){
if (n <1 ||n >GetLength()){//输入有误报异常
printf("输入的值有误\n");
}else{
ElemType *ptemp = new ElemType;//创建一个新的节点
ptemp ->data = data ;
ElemType *p = head;
int i = 1;
while (n > i){
p = p->next;
i ++;
}
ptemp ->next = p->next;//将新的节点插入指定位置
p->next = ptemp;
}
}
void LinkList::InsertElemAtHead(DataType data){
ElemType *newNode = new ElemType; //定义一个指定Node节点指针newNode
newNode->data = data;
ElemType *p = head;//定义指针p指向头节点
if(head ==NULL){
head =newNode;
}
newNode->next = p->next;
p->next = newNode;
}
//在尾部插入指定的元素
void LinkList::InsertElemAtEnd(DataType data){
ElemType * newNode = new ElemType; //定义一个Node结点指针newNode
newNode->next = NULL; //定义newNode的数据域和指针域
newNode->data = data;
ElemType * p = head; //定义指针p指向头结点
if (head == NULL) { //当头结点为空时,设置newNode为头结点
head = newNode;
}
else //循环知道最后一个节点,将newNode放置在最后
{
while (p->next != NULL)
{
p = p->next;
}
p->next = newNode;
}
}
//在尾部删除元素
void LinkList::DeleteElemAtEnd(){
ElemType *p = head; //创建一个指针向头节点
ElemType *ptemp = NULL; //创建一个占位节点
if(p->next ==NULL){
printf("单链表为空\n");
}else{
while(p->next !=NULL){
ptemp = p;
p = p->next;
}
delete p ;
p = NULL;
ptemp->next =NULL;
}
}
void LinkList::DeleteAll(){
ElemType *p =head->next;
ElemType *ptemp = new ElemType;
while(p !=NULL){//在头节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;//头节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系欸DNA,如果是就从头部删除了它
DeleteElemAtHead();
}else{
ElemType *p =head; //p 指向头节点
while (p ->next != ptemp){//p循环到指定位置的前一个啊节点
p = p->next;
}
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;
if (NULL == p || NULL == p ->next){//判断是否为空表,报异常
printf("该链表为空\n");
}else{
ElemType *ptemp =NULL;//创新一个占位节点
p = p->next;
ptemp = p->next;//将头节点的下下个节点指向占位节点
delete p;
p = NULL;
head->next = ptemp;//头节点的指针更换
}
}
//测试函数
int main(){
LinkList l;
int i;
cout << "1.创建单链表\n2.遍历单链表\n3.获取单链表的长度\n4.判断单链表是否为空\n5.获取节点\n";
cout << "6.在尾部插入指定元素\n7.在指定位置插入指定元素\n8.在头部插入指定元素\n";
cout<<"9.在尾部删除元素\n10.删除所有元素\n11.删除指定元素\n12.在头部删除元素\n0.退出" << endl;
do {
cout<<"请输入要执行的操作"<<endl;
cin>>i;
switch(i){
case 1:{
int n;
cout<<"请输入单链表的长度:"<<endl;
cin >>n;
l.CreateLinkList(n);
break;
}
case 2:{
l.TravalLinkList();
break;
}
case 3:{
cout<<"该链表的长度为"<<l.GetLength()<<endl;
break;
}
case 4:{
if(l.IsEmpty()==1){
cout <<"该链表是为空表"<<endl;
}else{
cout<<"该链表不是为空表"<<endl;
}
break;
}
case 5:{
DataType data;
cout<<"请输入要获取节点的值"<<endl;
cin>>data;
cout<<"该节点的值为"<<l.Find(data)->data<<endl;
break;
}
case 6:{
DataType endData;
cout<<"请输入要在尾部插入的值"<<endl;
cin>>endData;
l.InsertElemAtEnd(endData);
break;
}
case 7:{
DataType pointData;
int index;
cout<<"请输入要插入的数据:"<<endl;
cin>>pointData;
cout<<"请输入要插入数据的位置:"<<endl;
cin>>index;
l.InsertElemAtIndex(pointData,index);
break;
}
case 8:{
DataType headData;
cout<<"请输入要在头部插入的值"<<endl;
cin>>headData;
l.InsertElemAtHead(headData);
break;
}
case 9:{
l.DeleteElemAtEnd();
break;
}
case 10:{
l.DeleteAll();
break;
}
case 11:{
DataType pointDeleteData;
cout<<"请输入要删除的数据"<<endl;
cin>>pointDeleteData;
l.DeleteElemAtPoint(pointDeleteData);
break;
}
case 12:{
l.DeleteElemAtHead();
break;
default:
break;
}
}
}while(1!=0);
return 0;
}