链表操作

    我们在讲C++的时候，详细讲解过数组。并指出数组的大小是提前声明好以及在内存中存储是连续的地址，正式因为是连续地址，这就导致了一些问题。例如，我们如果要在数组中间添加一些数据，则需要后面所有的数据都要随着移动。这就给数据处理带来了很多不便，因此针对这个问题，数据结构中提供了链表操作。

    链表操作主要包括六种：单向链表、双向链表、循环链表、跳跃链表、自组织链表、稀疏链表。下面说一下链表当中的基本单元，链表当中主要包括内容信息和指向链表指针。我们从下面图来详细讲解：

                                                                    

菜鸟玩算法·数据结构与算法·第2期·链表操作-单向链表_链表

     从上图我们可以看出，指针P指向链表中10所在节点1的内存地址；节点1中的指针指向节点2（数据8）所在地址；节点2中的指针指向节点3（数据50）所在地址，节点3中的指针指向空地址。

单向链表

    单向链表，我们从名字上就应该意识到，这个其实就是一直向同一方向指向的链表。下面我们通过程序来查看：

#include <iostream>

using namespace std;

//单向链表类
class ListClass
{
public:
  ListClass();
  ~ListClass();
  ListClass(int iTmpVar, ListClass *iTmpList);


  int info;
  ListClass *next;

private:

};

ListClass::ListClass()
{
  next = 0;
}

ListClass::ListClass(int iTmpVar, ListClass *iTmpList = NULL)
{
  info = iTmpVar;
  next = iTmpList;
}

ListClass::~ListClass(){}

int main()
{
  ListClass *listVar = new ListClass(10, NULL); 
  listVar->next = new ListClass(11, NULL);
  listVar->next->next = new ListClass(12, NULL);

  //访问每个链表的信息，并进行打印
  cout << listVar->info << "  " << listVar->next->info  << "  "<< listVar->next->next->info<< endl;

  getchar();
}

运行结果

10  11  12

我们可以看到，单向链表如果只保留head头指针，要访问最后的数据则需要依次访问中间所有的指针，直到指向最后的数据才可以。因此，我们需要引入指向末尾的指针tail。下面我们来看一下添加了head和tail指针后的实例：


#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

//单向链表节点类
class ListNodeClass
{
public:
  ListNodeClass();
  ~ListNodeClass();
  ListNodeClass(int iTmpVar, ListNodeClass *iTmpList);


  int info;
  ListNodeClass *next;

private:

};

//单向链表类
ListNodeClass::ListNodeClass()
{
  next = 0;
}

ListNodeClass::ListNodeClass(int iTmpVar, ListNodeClass *iTmpList = NULL)
{
  info = iTmpVar;
  next = iTmpList;
}

ListNodeClass::~ListNodeClass() {}


class InitListClass
{
public:
  InitListClass();
  ~InitListClass();
  void addToHead(int iTmp);
  void addToTail(int iTmp);
  int deleteFromHead();
  int deleteFromTail();
  void deleteNode(int iTmp);
  bool isInList(int iTmp) const;
private:
  ListNodeClass *head, *tail;
};

/*初始头和尾指针为空指针*/
InitListClass::InitListClass()
{
  head = tail = NULL;
}

/*添加头信息*/
void InitListClass::addToHead(int iTmp)
{
  head = new ListNodeClass(iTmp, head);
  if (tail == NULL)
    tail = head;    //头和尾指向同一地址
}

/*添加尾信息*/
void InitListClass::addToTail(int iTmp)
{
  if (tail != NULL)
  {
    tail->next = new ListNodeClass(iTmp); //添加下一节点
    tail = tail->next;
  }
  else
    head = tail = new ListNodeClass(iTmp);
}

/*从头删除信息*/
int InitListClass::deleteFromHead()
{
  int iReturnInfo = head->info;
  ListNodeClass *tmpClass = head;
  if (head == tail)
    head = tail = NULL;
  else
    head = head->next;
  delete tmpClass;
  return iReturnInfo;
}


/*从尾删除信息*/
int InitListClass::deleteFromTail()
{
  int iReturnInfo = tail->info;
  if (head == tail) //链表中只有一个节点
  {
    delete head;
    head = tail = NULL;
  }
  else
  {
    ListNodeClass *tmpClass;
    for (tmpClass = head; tmpClass->next != tail; tmpClass = tmpClass->next) //循环指向尾节点上一节点
      delete tail;
    tail = tmpClass;
    tail->next = NULL;
  }
  return iReturnInfo;
}


/*删除节点*/
void InitListClass::deleteNode(int iTmp)
{
  if (head != NULL)
  {
    if (head == tail && iTmp == head->info)   //链表只有一个数据
    {
      delete head;
      head = tail = NULL;
    }
    else if (iTmp == head->info)    //链表超过一个数据，其中删除的节点为数据头  
    {
      ListNodeClass *tmpClass = head;
      head = head->next;
      delete tmpClass;
    }
    else
    {
      ListNodeClass *predClass, *tmpClass;
      for (predClass = head, tmpClass = head->next; tmpClass != NULL && !(tmpClass->info == iTmp); predClass = predClass->next, tmpClass = tmpClass->next);
      if (tmpClass != NULL)
      {
        predClass->next = tmpClass->next;
        if (tmpClass == tail)
          tail = predClass;
        delete tmpClass;
      }
    }
  }
}
/*判断链表中是否存在指定数据*/
bool InitListClass::isInList(int iTmp) const
{
  ListNodeClass *tmpClass;
  for (tmpClass = head; tmpClass != NULL && !(tmpClass->info == iTmp); tmpClass = tmpClass->next);  //遍历链表中数据，并进行一一对比
  return tmpClass != NULL;
}
InitListClass::~InitListClass() {}

int main()
{
  InitListClass *listVar = new InitListClass(); //创建链表
  listVar->addToHead(10);
  listVar->addToTail(9);  //在尾部添加数据
  listVar->addToTail(8);

  //cout << listVar->deleteFromHead() << endl;   //从头开始删除数据
  //cout << listVar->deleteFromHead() << endl;
  //cout << listVar->deleteFromHead() << endl;
  listVar->deleteNode(8);                       //删除节点内的8信息
  cout << listVar->isInList(8) << endl;         //判断数据是否存在
  getchar();
}

运行结果

0

下面我们来聊一聊链表中的插入、删除、查找操作：

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菜鸟玩算法·数据结构与算法·第2期·链表操作-单向链表_数据_02