【c++版数据结构】之单链表的实现（带头结点以及尾节点）

所实现的单链表的结构如下图所示：

头文件：SList.h

#include<iostream>#include<cassert>using namespace std;typedef enum{FALSE,TRUE}Status;template<class Type>class List;template<class Type>class ListNode{friend class List<Type>;   //友元类可以访问该类的成员private:Type data;ListNode *next;public:ListNode() :data(Type()), next(NULL){}ListNode(Type d, ListNode<Type> *n = NULL) :data(d), next(n){}void SetData(Type d){ data = d; }Type GetData()const{ return data; }~ListNode(){}};template<class Type>class List{private:ListNode<Type> *first; //单链表的头指针ListNode<Type> *last;  //单链表的尾指针size_t         size;   //单链表的长度protected:/*ListNode<Type> * _BuyNode(const Type &x,ListNode<Type> *_Narg = NULL)//--->有待解决{ListNode<Type> *s = new ListNode<Type>(x,_Narg);}*/ListNode<Type> * _BuyNode(const Type &x){ListNode<Type> *s = new ListNode<Type>(x);assert(s != NULL);return s;}public:List(){first = last = _BuyNode(0);size = 0;}~List(){destory();}Status push_back(const Type &x){ListNode<Type> *s = _BuyNode(x);last->next = s;last = s;size++;return TRUE;}void show_list(){ListNode<Type> *s = first->next;while (s != NULL){cout << s->data << "->";s = s->next;}cout << "NULL" << endl;}Status push_front(const Type &x){ListNode<Type> *s = _BuyNode(x);s->next = first->next;first->next = s;if (size == 0)last = s;size++;return TRUE;}Status pop_back(){if (first == last)//size == 0{cout << "单链表已空，无法尾删" << endl;return FALSE;}ListNode<Type> *s = first;while (s->next != last){s = s->next;}delete last;s->next = NULL;last = s;size--;return TRUE;}Status pop_front(){if (first == last)//size == 0{cout << "单链表已空，无法头删" << endl;return FALSE;}ListNode<Type> *s = first->next;first->next = s->next;delete s;if (size == 1)last = first;size--;return TRUE;}ListNode<Type>* find(const Type &x) //返回所查元素的地址：麻烦于（delete_val，next,prio）{ListNode<Type> *s = first->next;while (s != NULL && s->data != x){s = s->next;}return s;}/*ListNode<Type>* find(const Type &x)//返回所查元素的前一个地址{ListNode<Type> *s = first;while (s->next != NULL &&s->next->data != x){s = s->next;}if (s->next == NULL)return NULL:elsereturn s;}*/////方法一//Status delete_val(const Type &x)//常规方法//{//ListNode<Type> *s = find(x);//if (s == NULL)//{//cout << "该元素不存在，无法删除" << endl;//return FALSE;//}//if (s == first->next)//pop_front();//else if (s == last)//pop_back();//else//{//ListNode<Type> *p = first;//while (p->next != s)     //寻找所查元素的前一个节点//{//p = p->next;//}//p->next = s->next;//delete s;//size--;//}//return TRUE;//}//方法二Status delete_val(const Type &x){ListNode<Type> *s = find(x);if (s == NULL){cout << "该元素不存在，无法删除" << endl;return FALSE;}if (s == last)pop_back();//--------------->尾节点后面没有节点，无法用后面节点的值覆盖它，所以单独定义else{ListNode<Type> *p = s->next;s->data = p->data;//后面节点的值覆盖它的值s->next = p->next;//将后面的节点删除delete p;size--;}return TRUE;}ListNode<Type>* next(const Type &x){ListNode<Type> *s = find(x);if (s == NULL){cout << "该元素不存在" << endl;return NULL;}if (s == last){cout << "该元素没有后继" << endl;return NULL;}else{return s->next;}}ListNode<Type>* prio(const Type &x){ListNode<Type> *s = find(x);if (s == NULL){cout << "该元素不存在" << endl;return NULL;}if (s == first->next){cout << "该元素没有前驱" << endl;return NULL;}else{ListNode<Type> *p = first;while (p->next != s){p = p->next;}return p;}}//单链表逆置：将链表从第一个元素处断开（第一个节点成为最后一个节点）//将链表之后节点的值，依次进行头插（值头插之后记得删除节点）void reserve(){if (size == 0 || size == 1)return;ListNode<Type> *s = first->next;ListNode<Type> *p = s->next;last = s;last->next = NULL;//第一个节点成为最后一个节点while (p != NULL){s = p;p = p->next;//push_front(s->data);//delete s;s->next = first->next;first->next = s;}}//按值插入：先排好序，然后寻找要插入元素的前一个位置，在该位置之后插入该元素Status insert_val(const Type &x){sort();ListNode<Type> *p = _BuyNode(x);ListNode<Type> *s = first;while (s->next != NULL && s->next->data < p->data)//找到所插元素的前一个节点{s = s->next;}if (s->next == NULL)//这时候，所插元素是最大的，尾插即可（未找到要插入的前一个位置）push_back(x);else{p->next = s->next;s->next = p;size++;}return TRUE;}//排序思想：将链表从第一个节点处断开（第一个成为最后一个节点）//将之后的节点依次按值进行插入（注意值插入之后，节点要释放）void sort(){if (size == 0 || size == 1)return;ListNode<Type> *s = first->next;ListNode<Type> *p = s->next;last = s;  //------->第一个节点成为最后一个节点last->next = NULL;while (p != NULL) //------->断开之后依次按值进行插入{s = p;              //保存要插入的节点p = p->next;        //为下一次插入做准备insert_val(s->data);//进行插入delete s;           //释放节点，防止内存泄露}}size_t lenth(){return size;}/*void clear(){ListNode<Type> *s = first;ListNode<Type> *p;while (size--)            //p始终指向第一个节点（总是删除第一个节点，删除size次）{p = s->next;s->next = p->next;delete p;}size = 0;last = fisrt;}*/void clear(){ListNode<Type> *s = first->next;//p始终指向第一个节点（总是删除第一个节点，删除size次）while (s != NULL){first->next = s->next;delete s;s = first->next;}size = 0;last = first;}void destory(){clear();delete first;first = last = NULL;}};

测试文件：main.cpp

#include"SList.h"int main(){List<int> mylist;int item;int n;int select = 1;ListNode<int> *p;while (select){cout << "*************************************** *" << endl;cout << "*[1] push_back           [2] push_front *" << endl;cout << "*[3] show_list           [4] pop_back   *" << endl;cout << "*[5] pop_front           [6] insert_val *" << endl;cout << "*[7] lenth               [8] find       *" << endl;cout << "*[9] merge               [10] delete_val*" << endl;cout << "*[11] sort               [12] reserve   *" << endl;cout << "*[13] next               [14] clear     *" << endl;cout << "*[15] prio               [0] quit_system*" << endl;cout << "请选择：>";cin >> select;switch (select){case 1:cout << "请输入要插入的元素（-1结束):>";while (cin >> item, item != -1){mylist.push_back(item);}break;case 2:cout << "请输入要插入的元素（-1结束）:>";while (cin >> item, item != -1){mylist.push_front(item);}break;case 3:mylist.show_list();break;case 4:mylist.pop_back();break;case 5:mylist.pop_front();break;case 6:cout << "请输入要插入的元素：";cin >> item;mylist.insert_val(item);break;case 7:cout << "长度为：" << mylist.lenth() << endl;break;case 8:cout << "请输入要查找的元素：";cin >> item;if (mylist.find(item))cout << "it's found" << endl;elsecout << "it's not exist" << endl;break;case 9:cout << "请输入要删除的位置：";cin >> n;//mylist.delete_pos(n,item);break;case 10:cout << "请输入要删除的元素：";cin >> item;mylist.delete_val(item);break;case 11:mylist.sort();break;case 12:mylist.reserve();break;case 13:cout << "请输入要查找后继的元素：";cin >> item;p = mylist.next(item);if (p != NULL)cout << p->GetData() << endl;break;case 14:mylist.clear();break;case 15:cout << "请输入要查找前驱的元素：";cin >> item;p = mylist.prio(item);if (p != NULL)cout << p->GetData() << endl;break;default:break;}}system("pause"); return 0;}

总结：

其中难点也是最有意思的地方在于：排序（sort）以及单链表逆置（reverse）的实现

二者的实现具有异曲同工之妙；

排序：将原来的链表从第一个节点处断开，一分为二，第一个节点以及头结点成为一个单独的链表，接着将剩余的节点依次按值进行插入

链表逆置：将原来的链表从第一个节点处断开，一分为二，第一个节点以及头结点成为一个单独的链表，接着将剩余的节点依次进行头插

头插和头删有注意点：

push_front（）：当插入的是第一个节点时  （尾指针要指向该节点）

pop_front （）：当删除的是最后一个节点时（尾指针要指向头结点）

find（）函数：

返回所查元素的地址：（按值删除-->谷歌面试题）

1：重新找一遍，定位到前一个元素的位置，然后删除所要删除的元素

2：将所要删除元素后面的元素p覆盖要删除的元素，然后将p删除

返回所查元素的前一个元素的地址（按值删除delete_val()时很简单）