C++模板实现单链表

本文介绍了链表的概念,强调其非顺序存储特性,每个节点包含指向下一个节点的指针。接着,通过C++模板展示了单链表的各种功能实现,但链表的逆置将在后续文章中详细探讨。

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链表:是一种线性表,但是并不是顺序存储,而是每个节点里面存储着下一个节点的指针,把存储数据元素的数据串链起来。

               

链表可分为带头结点的和不带头结点的。

接下来用代码来展示单链表的各个功能:

#include<iostream>
using namespace std;

template<class T>
struct LinkNode
{
	LinkNode<T>* _next;
	T _data;
	LinkNode(const T& x)
		:_data(x)
		,_next(NULL)
		{}
};

template<class T>
class List
{
	typedef LinkNode<T> Node;
public:
	List()//构造函数
		:_head(NULL)
		,_tail(NULL)
	{}

	List(const List<T>& s) //拷贝构造函数
        :_head(NULL), _tail(NULL)
    {
        if (s._head == NULL)
        {
            return;
        }
        else
        {
            Node *cur(s._head);//调用尾插的方法
            while (cur)
            {
                PushBack(cur->_data);
                cur = cur->_next;
            }
        }
    }

	~List()//析构函数
	{
		Node *cur = _head;
        while (cur)
        {
            Node *next = cur->_next;
            delete cur;
            cur = next;
        }
        _head = _tail = NULL;
	}

	 void Swap(List<T>& s) //交换函数
    {
        swap(_head, s._head);
        swap(_tail, s._tail);
    }
    List<T>& operator=(List<T> s) //赋值运算符的重载
    {
        Swap(s);
        return *this;
    }

	void PushBack(const T& x)//尾插
	{
		if(_head == NULL)
		{
			_head = _tail = new Node(x);
		}
		else
		{
			Node* cur = new Node(x);
			_tail->_next = cur;
			_tail = cur;
		}
	}

	void PopBack()//尾删
	{
		if(_head == NULL)//没有结点
		{
			cout<<"单链表为空"<<" ";
		}
		else if(_head->_next == NULL)//有一个结点
		{
			delete _tail;
			_head = _tail = NULL;
		}
		else
		{
			Node* tmp = _head;
			while(tmp->_next != _tail)
			{
				tmp = tmp->_next;
			}
			delete _tail;
			_tail = tmp;
			_tail->_next = NULL;
			tmp = NULL;
		}
	}

	void PushFront(const T& x)//头插
	{
		if(_head == NULL)
		{
			Node* cur = new Node(x);
			_head = cur;
			_tail = cur;
		}
		else
		{
			Node* cur = new Node(x);
			cur->_next = _head;
			_head  = cur;
		}
	}

	void PopFront()//头删
	{
		if(_head == NULL)//没有结点
		{
			cout<<"单链表为空"<<" ";
		}
		else if(_head->_next == NULL)//有一个结点
		{
			delete _tail;
			_head = _tail = NULL;
		}
		else
		{
			Node* tmp = _head;
			tmp = _head->_next;
			delete _head;
			_head = tmp;
			tmp = NULL;
		}
	}

	 Node* Find(T x) //查找函数
    {
        if (_head == NULL)
            return NULL;
        else
        {
            Node *cur(_head);
            while (cur != NULL)
            {
                if (cur->_data == x)
                {
                    break;
                }
                cur = cur->_next;
            }
            return cur;
        }
    }

    void Insert(Node* pos, T x)//指定位置插入元素
	{
		if(pos == _head)
		{
			PushFront(x);
		}
		else
		{
			Node* cur = _head;
			Node* tmp = new Node(x);
			while(cur->_next != pos)
			{
				cur = cur->_next;
			}
			cur->_next = tmp;
			tmp->_next = pos;
		}
	}

	void Erase(Node* pos) //删除指定元素
	{
		if(_head == pos)
		{
			PopFront();
		}
		 else
        {
            Node* cur(_head);
            while (cur->_next != pos)
            {
                cur = cur->_next;
            }
            cur->_next = pos->_next;
            delete pos;
            pos = NULL;
        }

	}

    void Destroy()//销毁单链表
    {
        if (_head == NULL)
        {
            _head = _tail = NULL;
        }
        else
        {
            Node *cur(_head);
            while (cur != NULL)
            {
                cur = cur->_next;
                delete _head;
                _head = cur;
            }
            _head = _tail = NULL;
        }
	}

	Node* Reverse() //单链表的逆置
	{
		Node* pre = _head;
		Node* cur = pre->_next;
		Node* next = NULL;
		if(_head == NULL || _head->_next ==NULL)
		{
			return 0;
		}
		else
		{
			while(cur != NULL)
			{
				next = cur->_next;
				cur->_next = pre;
				pre = cur;
				cur = next;
			}
			_head->_next = NULL;
			_head = pre;
			return _head;
		}
	}

	void Print()//显示函数
	{
		if(_head == NULL)
		{
			cout<<"单链表为空"<<" ";
		}
		else
		{
			Node* _cur = _head;
			while(_cur)
			{
				cout<<_cur->_data<<" ";
				_cur = _cur->_next;
			}
			cout<<endl;
		}
	}
private:
	Node* _head;
	Node* _tail;
};

void Test()//测试函数
{
	List<int> l1;
	l1.PushBack(1);
	l1.PushBack(2);
	l1.PushBack(3);
	l1.PushBack(4);
	l1.PushBack(5);
	l1.PushFront(0);
	//l1.Reverse();
	///l1.PopBack();
	//l1.PopFront();
	//List<int> l2;
	//l2.operator = l1;
	//l2 = l1;
	//l2.Print();
	l1.Print();
}


int main()
{
	Test();
	return 0;
}

对于单链表的逆置我会在下面的文章里详细介绍实现。


面向对象程序设计课程作业 1. 请创建一个数据型为T的链表模板List,实现以下成员函数: 1) 默认构造函数List(),将该链表初始化为一个空链表(10分) 2) 拷贝构造函数List(const List& list),根据一个给定的链表构造当前链表(10分) 3) 析构函数~List(),释放链表中的所有节点(10分) 4) Push_back(T e)函数,往链表最末尾插入一个元素为e的节点(10分) 5) operator<<()友元函数,将链表的所有元素按顺序输出(10分) 6) operator=()函数,实现两个链表的赋值操作(10分) 7) operator+()函数,实现两个链表的连接,A=B+C(10分) 2. 请编写main函数,测试该模板的正确性: 1) 用List模板定义一个List型的模板对象int_listB,从键盘读入m个整数,调用Push_back函数将这m个整数依次插入到该链表中;(4分) 2) 用List模板定义一个List型的模板对象int_listC,从键盘读入n个整数,调用Push_back函数将这n个整数依次插入到该链表中;(4分) 3) 用List模板定义一个List型的模板对象int_listA,调用List的成员函数实现A = B + C;(4分) 4) 用cout直接输出int_listA的所有元素(3分) 5) 用List模板定义List型的模板对象double_listA, double_listB, double_listC,重复上述操作。(15分) 3. 输入输出样例: 1) 输入样例 4 12 23 34 45 3 56 67 78 3 1.2 2.3 3.4 4 4.5 5.6 6.7 7.8 2) 输出样例 12 23 34 45 56 67 78 1.2 2.3 3.4 4.5 5.6 6.7 7.8
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