数据结构与算法1--单链表常见操作

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昕光xg 2022-08-29 09:53:32 博主文章分类：C++ ©著作权

文章标签 单链表链表增删输出链表倒数第k个节点反转链表链表 文章分类 数据结构与算法人工智能

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数据结构与算法1--单链表常见操作

单链表是一种链式存取的数据结构，用一组地址任意的存储单元存放线性表中的数据元素。链表中的数据是以结点来表示的，每个结点的构成：元素(数据元素的映象) + 指针(指示后继元素存储位置)，元素就是存储数据的存储单元，指针就是连接每个结点的地址数据。以下是笔者根据单链表结构实现的几个常见功能，后续将添加常见其它功能。

1、功能

01-新建链表方法1
02-新建链表方法2
03-追加链表
04-删除链表中某个节点
05-清空链表
06-销毁链表
07-链表长度
08-打印链表
09-输出链表中倒数第k个节点
10-反转链表

2、代码

/*
该文件夹包含list的增删查改，以及常见list算法的实现
*/
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
typedef struct Node{
  int val;
  Node* next;
}ListNode;

/*Menu
01-新建链表方法1
02-新建链表方法2
03-追加链表
04-删除链表中某个节点
05-清空链表
06-销毁链表
07-链表长度
08-打印链表
09-输出链表中倒数第k个节点
10-反转链表
*/

ListNode* CreateListByNum(int n);//01
ListNode* CreateListByVector(vector<int>&v);//02
void AppendToTail(ListNode **pHead, int val);//03
void DeleteNode(ListNode **pHead, int val);//04
void ClearList(ListNode *pHead);//05
void DestroyList(ListNode **pHead);//06
int GetLength(ListNode *pHead);//07
void PrintList(ListNode *pHead);//08
void PrintKthNodeToTail(ListNode *pHead, int k);//09
ListNode* ReverseList(ListNode* pHead);//10

//01-新建链表方法1,节点依次为  1->2->3-···->n
ListNode* CreateListByNum(int n)
{
  if(n<=0)
    return NULL;
  ListNode *pHead = new ListNode();
  pHead->val = 1;
  pHead->next = NULL;
  ListNode *p = pHead;
  for(int i=2;i<=n;i++)
  {
    ListNode *tmp = new ListNode();
    tmp->val = i;
    tmp->next = NULL;
    p->next = tmp;
    p = p->next;
  }
  return pHead;
}
void TestCreateListByNum()
{
  ListNode *pHead = CreateListByNum(10);
  PrintList(pHead);
}
//02-新建链表方法2,节点依次为  v[0]->v[1]->v[2]-···->v[v.size()-1]
ListNode* CreateListByVector(vector<int>&v)
{
  if(v.size()==0)
    return NULL;
  ListNode *pHead = new ListNode();
  pHead->val = v[0];
  pHead->next = NULL;
  ListNode *p = pHead;
  for(int i=1;i<v.size();i++)
  {
    ListNode *tmp = new ListNode();
    tmp->val = v[i];
    tmp->next = NULL;
    p->next = tmp;
    p = p->next;
  }
  return pHead;
}
void TestCreateListByVector()
{
  int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
  vector<int>v(arr,arr+10);
  ListNode *pHead = CreateListByVector(v);
  PrintList(pHead);
}
//03-追加链表,追加val到list尾部
void AppendToTail(ListNode **pHead,int val)
{
  ListNode *tmp = new ListNode();
  tmp->val = val;
  tmp->next = NULL;
  if(*pHead==NULL)
  {
    *pHead = tmp;//若传入参数为ListNode *pHead，则无法修改pHead
  }else
  {
    ListNode *cur = *pHead;
    while(cur->next!=NULL)//尾节点的next为NULL
    {
      cur = cur->next;
    }
    cur->next = tmp;
  }
}
void TestAppendToTail()
{
  ListNode *pHead = NULL;
  PrintList(pHead);
  AppendToTail(&pHead,0);
  PrintList(pHead);
  ListNode *pHead1 = CreateListByNum(10);
  PrintList(pHead1);
  AppendToTail(&pHead1,11);
  PrintList(pHead1);
}
//04-删除链表中某个节点
void DeleteNode(ListNode **pHead, int val)
{
  if(pHead==NULL || *pHead==NULL)
    return ;
  ListNode *p = NULL;
  if((*pHead)->next==NULL && (*pHead)->val==val) //删除唯一的头节点
  {
    p = *pHead;
    delete p;
    *pHead = NULL;
    return ;
  }
  ListNode *cur = *pHead;
  while(cur!=NULL)
  {
    if(cur->next!=NULL)
      p = cur;//若某次pHead刚好为要删除的最后一个节点，则p刚好保存其前一个节点
    if(cur->val==val && cur->next!=NULL)//若pHead不为尾节点，使用其下一个节点覆盖当前节点，然后删除其下一个节点即可
    {
      ListNode *pNode = cur->next;
      cur->val = pNode->val;
      cur->next = pNode->next;
      delete pNode;
      break;//此处只删除一个节点
    }else if(cur->val==val && cur->next==NULL)//若pHead为尾节点，删除该节点，令其前一个节点next为NULL
    {
      ListNode *pNode = cur;
      delete pNode;
      p->next = NULL;
      break;//删除后退出循环
    }else
    {
      cur = cur->next;
    }
  }
}
void TestDeleteNode()
{
  ListNode *pHead = CreateListByNum(10);
  PrintList(pHead);
  DeleteNode(&pHead,1);
  PrintList(pHead);
  DeleteNode(&pHead,5);
  PrintList(pHead);
  DeleteNode(&pHead,10);
  PrintList(pHead);
}
//05-清空链表,头节点保留，其它节点全部删除
void ClearList(ListNode *pHead)
{
  if(pHead==NULL)
    return;
  while(pHead->next!=NULL)
  {
    ListNode *tmp = pHead->next->next;
    delete pHead->next;
    pHead->next = tmp;
  }
}
void TestClearList()
{
  ListNode *pHead = CreateListByNum(10);
  PrintList(pHead);
  ClearList(pHead);
  PrintList(pHead);
}
//06-销毁链表,包括头节点在内全部删除
void DestroyList(ListNode **pHead)
{
  if(*pHead==NULL || pHead==NULL)
    return;
  while(*pHead!=NULL)
  {
    ListNode *tmp = (*pHead)->next;
    delete *pHead;
    *pHead = tmp;
  }
}
void TestDestroyList()
{
  ListNode *pHead = CreateListByNum(10);
  PrintList(pHead);
  DestroyList(&pHead);
  PrintList(pHead);
  cout<<"Length: "<<GetLength(pHead)<<endl;
}
//07-链表长度
int GetLength(ListNode *pHead)
{
  int ret = 0;
  while(pHead!=NULL)
  {
    pHead = pHead->next;
    ret ++;
  }
  return ret;
}
void TestGetLength()
{
  ListNode *pHead = CreateListByNum(10);
  PrintList(pHead);
  cout<<"Length: "<<GetLength(pHead)<<endl;
}
//08-打印链表
void PrintList(ListNode *pHead)
{
  if(pHead==NULL)
    cout<<"Null List"<<endl;
  else{
    while(pHead!=NULL)
    {
      pHead->next==NULL?(cout<<pHead->val<<endl):(cout<<pHead->val<<"->");
      pHead = pHead->next;
    }
  }
}
void TestPrintList()
{
  ListNode *pHead = CreateListByNum(10);
  PrintList(pHead);
}
//09-输出链表中倒数第k个节点
void PrintKthNodeToTail(ListNode *pHead, int k)
{
  int len = GetLength(pHead);
  if(k>len || k<0)
  {
    cout<<"K is improper"<<endl;
    return;
  }
  ListNode *p1 = pHead;
  for(int i=1;i<=k-1;i++)
    p1 = p1->next;
  ListNode *p2 = pHead;
  while(p1->next!=NULL)
  {
    p1 = p1->next;
    p2 = p2->next;
  }
  cout<<p2->val<<endl;
}
void TestPrintKthNodeToTail()
{
  ListNode *pHead = CreateListByNum(10);
  PrintList(pHead);
  PrintKthNodeToTail(pHead,1);
  PrintKthNodeToTail(pHead,5);
  PrintKthNodeToTail(pHead,10);
}
//10-反转链表
ListNode* ReverseList(ListNode* pHead)
{
  if(pHead==NULL)
    return NULL;
  if(pHead->next==NULL)
    return pHead;
  ListNode *pre = NULL;//保存当前节点的前一个节点
  ListNode *cur = pHead;//保存当前节点
  ListNode *pHeadReverse = NULL;//保存反转节点的头节点
  while(cur!=NULL)
  {
    ListNode *pNext = cur->next;//保存当前节点的下一个节点，以防更改cur的next节点后链表断开
    if(pNext==NULL)//尾节点为反转节点的头节点
      pHeadReverse = cur;
    cur->next = pre;//将当前节点下一个节点指向其前一个节点
    pre = cur;//cur节点的next链接好后，将其pre位置向后移动
    cur = pNext;//pre节点链接好并后移一个节点后，将cur节点向后移动
  }
  return pHeadReverse;
}
void TestReverseList()
{
  ListNode *pHead = CreateListByNum(10);
  PrintList(pHead);
  ListNode *pReverse = ReverseList(pHead);
  PrintList(pReverse);
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
  /* code */
// 01-新建链表方法1
  TestCreateListByNum();
// 02-新建链表方法2
  //TestCreateListByVector();
// 03-追加链表
  //TestAppendToTail();
// 04-删除链表中某个节点
  //TestDeleteNode();
// 05-清空链表
  //TestClearList();
// 06-销毁链表
  //TestDestroyList();
// 07-链表长度
  //TestGetLength();
// 08-打印链表
  //TestPrintList();
// 09-输出链表中倒数第k个节点
  //TestPrintKthNodeToTail();
// 10-反转链表
  //TestReverseList();
  return 0;
}