C++——实现双向循环链表(带头结点)

本文介绍了双向循环链表的概念,并通过C++详细展示了如何实现链表的基本操作,包括构造、拷贝、赋值、删除、插入等。同时,提供了测试代码和预期结果,为进一步学习动态顺序表的操作奠定基础。

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双向链表也叫双链表,是链表的一种,它的每个数据结点中都有两个指针,分别指向直接后继和直接前驱。所以,从双向链表中的任意一个结点开始,都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。一般我们都构造双向循环链表。
简单的画一个双向循环简易图:

下面就用C++实现一下基本操作
当然也有 C 语言 版的,只是单链表操作
https://blog.youkuaiyun.com/Paranoid_cc/article/details/79707761

先分开写吧
1、四个重要的函数:构造函数、拷贝构造函数、赋值运算符重载、析构函数。

//构造函数
    List(size_t n,const DataType& data)
    {
        _CreateHead();
        for (size_t i = 0; i < n; ++i)
            PushBack(data);
    }

    List(DataType* first, DataType* last)
    {
        _CreateHead();
        while (first != last)
            PushBack(*first++);
    }

//拷贝构造函数
    List(const List& L)
    {
        _pHead = new Node();
        _pHead->_pNext = _pHead;
        _pHead->_pPre = _pHead;

        Node* pCur = L._pHead->_pNext;
        while (pCur != L._pHead)
        {
            this->PushBack(pCur->_data);
            pCur = pCur->_pNext;
        }
    }

//赋值运算符重载
    List& operator=(const List& s)
    {
        if (this != &s)
        {
            this->Clear();
            Node* pCur = s._pHead->_pNext;
            while (pCur != s._pHead)
            {
                this->PushBack(pCur->_data);
                pCur = pCur->_pNext;
            }
        }
        return *this;
    }

//析构函数
    ~List()
    {
        Clear();
        delete _pHead;
        _pHead = NULL;
    }

2、对链表的数据的操作(删除和插入)

//尾插
    void PushBack(const DataType& data)
    {
        Node* pNewNode = new Node(data);
        pNewNode->_pPre = _pHead->_pPre;
        pNewNode->_pNext = _pHead;
        _pHead->_pPre = pNewNode;
        pNewNode->_pPre->_pNext = pNewNode;
    }

//尾删
    void PopBack()
    {
        if (Empty())
            return;
        Node* pDelNode = _pHead->_pPre;
        pDelNode->_pPre->_pNext = _pHead;
        _pHead->_pPre = pDelNode->_pPre;

        delete pDelNode;
    }

    //头插
    void
### C 和 C++ 中链表的实现与用法 #### C 语言中的链表实现 在 C 语言中,链表通常通过定义结构体来表示节点,并利用指针连接各个节点。对于学生成绩管理系统的具体实现,核心数据结构如下: ```c // 学生信息 struct student { char number[20]; char name[50]; double math; double english; double cs; }; // 结点信息 struct node { struct student data; struct node *next; }; ``` 为了操作这个单向链表,需要编写一系列辅助函数用于创建节点、遍历列表以及释放内存等基本操作[^1]。 #### 创建的节点并初始化: ```c struct node* create_node(struct student stu) { struct node* newNode = (struct node*)malloc(sizeof(struct node)); if (!newNode) return NULL; memcpy(&newNode->data, &stu, sizeof(stu)); newNode->next = NULL; return newNode; } ``` #### 插入到链表头部: ```c void insert_at_head(struct node **head_ref, struct student new_data){ /* allocate node */ struct node* new_node = (struct node*) malloc(sizeof(struct node)); /* put in the data */ memcpy(&(new_node->data),&new_data,sizeof(new_data)); /* link the old list off the new node */ new_node->next = (*head_ref); /* move the head to point to the new node */ (*head_ref) = new_node; } ``` 以上展示了如何构建简单的单向链表及其部分基础方法,在实际应用时还需要考虑更多细节如错误处理和边界情况检查等问题。 #### C++ 中的链表实现 相比之下,C++ 提供了更高级别的抽象机制使得链表的操作更加简便安全。下面是一个基于模板类 `list` 的简单例子,它实现带头双向循环链表的功能: ```cpp template<class T> struct ListNode { T _data; ListNode<T>* _next; ListNode<T>* _prev; ListNode(const T& data = T()) :_next(nullptr), _prev(nullptr), _data(data) {} }; template<class T> class List { public: using Node = ListNode<T>; private: Node* _head; public: // 构造函数 List() : _head(new Node()) {} ~List(){ clear(); delete _head; } void push_back(const T& value); bool empty() const{return _head->_next == nullptr;} size_t size() const; void pop_front(); void erase(Node* pos); void clear(); protected: Node* get_position(size_t index)const; }; ``` 这里不仅封装好了内部逻辑还提供了多种常用接口方便调用者使用。更重要的是由于采用了面向对象编程的思想所以代码可读性和维护性都得到了极大提升[^2]。 综上所述,虽然两种语言都能很好地支持链表这种线性数据结构但是它们之间存在显著差异:一方面在于语法层面的不同;另一方面则是设计理念上的区别——前者倾向于过程化描述后者则强调组件化的模块设计思路。
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