实现了一个完整的chain 链表

C++ 基础内容， 不值一提 Author：Jacky Wu       2006-5-5 引用该文章，必须注明其出处              http://blog.youkuaiyun.com/imwkj 链表是非常重要的一个基本的数据结构，一个健壮的链表是非常有用的，我在学习数据结构的时候实现了一个链表，并且实现它的叠带，由于常量叠带 const iterator操作与普通叠带是相似的，只是返回值的类型不同罢了，所以就没有写出相关的代码，不过，必须得清楚，const iterator也是非常重要的，否则对于常量对象就不能进行叠带操作了，代码中使用了异常，但并没有对异常进行处理，应该是要进行完备的异常安全处理的，只不过……，好了，这只是一个简陋的链表，不过要比一般教材上的强大多了，看代码：

/*    显然，我们发现ChainNode 和 ChainIterator声明，实现方式并不是那么完美，    为了遵守数据的隐藏性规则，最好将这两个类声明为嵌套类    同时ChainIterator的实现方式将是标准化的，并不采用名称“ChainIterator”    而采用“iterator”这样，在声明一个迭代器的时候，就会象使用标准库那样    Chain<_T>::iterator iter = Chain<_T>.begin();    同时我将重载迭代器的相关运算符，使其更象个真正的迭代器       所以，别被所做的小小的改动迷惑了，在关注算法的同时，提高自己的C++技能，未尝不是一件好事 enjoy!       如果关于迭代器有什么不清楚的，请参考《C++编成思想 第二版》p408 的内容 - “带有迭代器的PStash”    或者 《C++程序设计语言》 第19章有更详细的解释       在迭代器的实现中，将做更详细的讨论       JackyWu 1/6/2006 */   #ifndef CHAIN_H_ #define CHAIN_H_   #include <stdexcept> #include <cassert> #include <iostream>   template<class _T> class Chain { public:    Chain() { first = 0; }    virtual ~Chain();    inline bool IsEmpty() const { return 0 == first; }    int Length() const;    bool Find(int k, _T& x) const;    int Search(const _T& x) const;    Chain<_T>& Delete(int k, _T& x);    Chain<_T>& Insert(int k, const _T& x);    void Output(std::ostream& out) const;       //additional functions    void Erase();    Chain<_T>& Append(const _T& x);      class iterator;       //嵌套声明iterator迭代器类    friend class iterator;   //友元       iterator begin() { return iterator(*this); }      iterator end() { return iterator(*this, true); }     //两个标准迭代函数      private:      class ChainNode;         //声明ChainNode为私有类,       ChainNode *first;        //第一节点指针    ChainNode *last;         //最后节点 };   //***************************************************************** 定义ChainNode template<class _T> class Chain<_T>::ChainNode {         friend class Chain;    friend class iterator; private:    _T data;    ChainNode *link; }; //class ChainNode end //****************************************************************   //定义迭代器 Chain<_T>::iterator //迭代器的一些函数应当是内联的，但是这里为了代码的块清晰，牺牲这个功能 template<class _T> class Chain<_T>::iterator { public:    iterator() : m_Lchain(0), m_pNode(0) {};    iterator(const Chain& ch);           //用ch首节点初始化，对应begin()    iterator(const Chain& ch, bool);      //bool做标志，用ch最后一个节点初始化,对应end()    iterator(const iterator& iter);      //重载迭代操作的相关运算符    iterator& operator++();              //++iterator    iterator operator++(int);            //iterator++    iterator& operator+=(int amount);    bool operator==(const iterator& iter) const;    bool operator!=(const iterator& iter) const;   //对两个迭代器进行比较       _T& current() ;    //返回当前迭代器节点的值p_Node->data;    _T& operator*() ;     //同上，但是操作为 *iterator    _T* operator->() ;    //同上       //iterator& operator--();            //--iterator    //iterator operator--(int);          //iterator--    //iterator& operator-=(int amount);     /*      * 显然，迭代器操作复杂性应当是常数的 O（1）      * 那么，单向链表如果进行operator--() operator-=() 操作的话，就会产生效率问题（已经实现，请考察复杂性）      * 当然，还有常量迭代器，等等，这里仅仅实现非常量的迭代器      *      * 如果要实现所有的迭代操作，那就要使用标准库关于迭代器的定义，      * 这样的复杂性显然不是我们所期望的，有兴趣的话可以去看一看STL关于<vector>定义      * 相关文件      * stl_iterator_base_funcs.h      * stl_vector.h      * GCC 4.0      */        private:    const Chain &m_Lchain;    ChainNode *m_pNode; };     template<class _T> Chain<_T>::iterator:: iterator(const Chain& ch) : m_Lchain(ch) {     //注意引用数据成员的初始化方式    if (!ch.first) throw std::out_of_range("Out of Bounds");         //参数链表无内容    m_pNode = ch.first;   }   template<class _T> Chain<_T>::iterator:: iterator(const Chain& ch, bool) : m_Lchain(ch) {    if(!ch.first) throw std::out_of_range("Out of Bounds");          //同上参数链表无内容    m_pNode = ch.last->link;                    }   template<class _T> Chain<_T>::iterator:: iterator(const iterator& iter) : m_Lchain(iter.m_Lchain) {    if (this != &iter)             //防止自复制    {       m_pNode = iter.m_pNode;     //对同一链表进行操作，无须过多考虑内存镜像问题                                  //当然，如果iterator实现中有堆内存操作，另当别论      }  }   template<class _T> typename Chain<_T>::iterator&        //这里有点变化，只要只道这是嵌套类定义的返回类型就行了 Chain<_T>::iterator::operator++() {    if (!m_Lchain.first)    {       throw std::out_of_range("Out of Bounds");         //链表无内容    }    else if (!m_pNode)    {       throw std::out_of_range("Out of Bounds");         超范围迭代    }    else    {       m_pNode = m_pNode->link;       }              return *this; }   template<class _T> typename Chain<_T>::iterator Chain<_T>::iterator::operator++(int) {    return operator++();  }   template<class _T> typename Chain<_T>::iterator& Chain<_T>::iterator::operator+=(int amount) {    if (amount>=0)    {        if (amount>0)       {          if (!m_pNode)          {             throw std::out_of_range("Out of Bounds");            }       }       int step = 0;       while (m_pNode && step<amount)       {          m_pNode = m_pNode->link;          step++;       }             if (!m_pNode && step<amount)          throw std::out_of_range("Out of Bounds");      //迭代出界    }    else    {       //amount<0 迭代反向操作，不支持    }    return *this; }   /* 实现反向迭代  * 由于使用的是单向链表所以反向迭代的算法复杂度O(n),不合要求  * 这里提供其实现，但最好不要使用  *  *    iterator& operator--();           //--iterator    iterator operator--(int);            //iterator--    iterator& operator-=(int amount);   template<class _T> typename Chain<_T>::iterator& Chain<_T>::iterator::operator--() {    if (!m_Lchain.first)       throw std::out_of_range("Out of Bounds");         //在链头节点，不可以向前索引    if ( m_pNode == m_Lchain.first)       throw std::out_of_range("Out of Bounds");    ChainNode *p = m_Lchain.first;    while(p->link != m_pNode)    {       p = p->link;    }    m_pNode = p;    return *this;   }   template<class _T> typename Chain<_T>::iterator Chain<_T>::iterator::operator--(int) {    return operator--();  }   template<class _T> typename Chain<_T>::iterator& Chain<_T>::iterator::operator-=(int amount) {    if (amount>=0)    {       if (!m_Lchain.first) throw std::out_of_range("Out of Bounds");             int currentpos = 1;      //当前迭代器所在链表中的位置，first: currentpos = 1       ChainNode *p = m_Lchain.first;       while (p != m_pNode)       {          p = p->link;          currentpos++;         }       int newpos = currentpos - amount;       if (newpos <= 0)       {          throw std::out_of_range("Out of Bounds");      //超范围迭代       }       else if (newpos == currentpos)       {          return *this;       }       else       {           p = m_Lchain.first;          for (int i=1; i<newpos; i++)   //注意偏移值范围          {             p = p->link;                }           m_pNode = p;       }    }    else    {       operator+=(-amount);     //amount>0 反向迭代          }    return *this; } *///OPERATOR--() Over   template<class _T> _T& Chain<_T>::iterator::current() {    if (&m_Lchain)    {       return m_pNode->data;    }    else throw std::out_of_range("Out of Bounds"); }   template<class _T> _T& Chain<_T>::iterator::operator*() {    return current();  }   template<class _T> _T* Chain<_T>::iterator::operator->() {    return &(current());  }   template<class _T> bool Chain<_T>::iterator:: operator==(const iterator& iter) const {    return (m_pNode == iter.m_pNode && &m_Lchain==&(iter.m_Lchain));    //这里可能需要对迭代器是否在同一个母链表进行判断 }   template<class _T> bool Chain<_T>::iterator:: operator!=(const iterator& iter) const {    return (m_pNode != iter.m_pNode || &m_Lchain!=&(iter.m_Lchain)); } //iterator OVER //****************************************************************   template<class _T> Chain<_T>::~Chain() {    ChainNode* next;    while (first)    {       next = first->link;       delete first;            first = next;         } }   template<class _T> int Chain<_T>::Length() const {    ChainNode *current = first;    int count = 0;           while (current)    {       count++;       current = current->link;    }    return count; }   template<class _T> bool Chain<_T>::Find(int k, _T& x) const {    ChainNode *current = first;    int index = 1;    while (index<k && current)    {       current = current->link;       index++;    }    if (current)    {       x = current->data;       return true;    }    else return false; }   template<class _T> int Chain<_T>::Search(const _T& x) const {    ChainNode *current = first;    int index = 1;    while (current && (current->data != x))    {       index++;       current = current->link;    }    if (current)    {       return index;    }    return -1;  }   template<class _T> Chain<_T>& Chain<_T>::Delete(int k, _T& x) {    if(k<1 || !first) throw std::out_of_range("Out of Bounds");       ChainNode *p = first;    if (k==1)   //欲删除头节点    {        first = first->link;    }     else    {       ChainNode *q = first;       for (int index=1; index<k-1 && q; index++)       {          q = q->link;       }        if (!q || !q->link)            throw std::out_of_range("Out of Bounds");             p = q->link;       if (p == last)  //删除最后一个元素，重新设置last       {          last = q;       }       q->link = p->link;    }    x = p->data;    delete  p; p = 0;     //删除此元素    return *this;   }   template<class _T> Chain<_T>& Chain<_T>::Insert(int k, const _T& x) {    if(k<0) throw std::out_of_range("Out of Bounds");    ChainNode *p = first;    //索引指针p,p最终指向第k个节点    for (int index=1; index < k && p; index++)    {       p = p->link;       }    if (k>0 && !p) //无第K个元素, 注意此处，若(k==0 && !p) == true 指在新表头出插入节点    {       //mmmm std::out_of_range("Out of Bounds");     }       ChainNode *newNode = new ChainNode;    newNode->data = x;    if (!k)   //在头节点处插入    {        if (!first) //第一次在头节点处插入，链表中无内容       {          newNode->link = first;          first = newNode;          last = first;       }       else        //链表中有内容       {          newNode->link = first;          first = newNode;       }    }    else    {       newNode->link = p->link;       p->link = newNode;       if (p == last)  //插入在最后       {          last = newNode;       }    }    return *this; }   template<class _T> void Chain<_T>::Output(std::ostream& out) const {    ChainNode *current = first;    while (current)    {       out << current->data << ", " ;       current = current->link;       } }   template<class _T> void Chain<_T>::Erase() {    ChainNode *p;    while(first)    {       p = first;       first = first->link;       delete p;      }    first = last = 0;  //链表清空 }   template<class _T> Chain<_T>& Chain<_T>::Append(const _T& x) {    ChainNode *y = new ChainNode;    y->data = x;    y->link = 0;    if (first)    {       last->link = y;       last = y;      }    else    {       first = last = y;        }    return *this; }   //全局重载operator<< template<class _T> std::ostream& operator<<(std::ostream& out, Chain<_T>& L) {    L.Output(out);    return out; }   #endif /*CHAIN_H_*/