前言:
现在兄弟们对“循环链表c实现”大约比较珍视,小伙伴们都需要分析一些“循环链表c实现”的相关文章。那么小编也在网上搜集了一些有关“循环链表c实现””的相关知识,希望兄弟们能喜欢,我们一起来了解一下吧!本系列内容专为课程面向笔/面试的《数据结构与算法》总结性精讲开设,以图文并茂的方式讲解数据结构,让大家打牢基础,促进对课程内容的掌握,最后做到题解大神,大厂offer拿到手软!
单链表、双链表的增删改查0. 数据结构图文解析系列1. 线性表简介2. 单链表2.1 单向链表的节点结构2.2 单向链表的抽象数据结构2.3 单链表添加节点2.4 单链表删除节点2.5 单链表代码测试3. 双向链表3.1 双向链表节点结构3.2 双向链表的抽象数据结构3.3 双向链表添加节点3.4 双向链表删除节点3.5 双向链表代码测试
0. 数据结构图文解析系列1. 线性表简介
线性表是一种线性结构,它是由零个或多个数据元素构成的有限序列。线性表的特征是在一个序列中,除了头尾元素,每个元素都有且只有一个直接前驱,有且只有一个直接后继,而序列头元素没有直接前驱,序列尾元素没有直接后继。
数据结构中常见的线性结构有数组、单链表、双链表、循环链表等。线性表中的元素为某种相同的抽象数据类型。可以是C语言的内置类型或结构体,也可以是C++自定义类型。
2. 单链表
单向链表是链表的一种。链表由节点所构成,节点内含一个指向下一个节点的指针,节点依次链接成为链表。因此,链表这种数据结构通常在物理内存上是不连续的。链表的通常含有一个头节点,头节点不存放实际的值,它含有一个指针,指向存放元素的第一个节点。
2.1 单向链表的节点结构
//节点结构template <typename T>class Node{public : T _value; Node* _next;public: Node() = default; Node(T value, Node * next) : _value(value), _next(next){}};
其中,
_value: 节点的值_next: 指针,指向下一个节点2.2 单向链表的抽象数据结构
//单链表//phead: 链表的头节点。//count: 链表元素个数。template <typename T>class SingleLink{public: typedef Node<T>* pointer; SingleLink(); ~SingleLink(); int size(); //获取长度 bool isEmpty(); //判空 Node<T>* insert(int index, T t); //在指定位置进行插入 Node<T>* insert_head(T t); //在链表头进行插入 Node<T>* insert_last(T t); //在链表尾进行插入 Node<T>* del(int index); //在指定位置进行删除 Node<T>* delete_head(); //删除链表头 Node<T>* delete_last(); //删除链表尾 T get(int index); //获取指定位置的元素 T get_head(); //获取链表头元素 T get_last(); //获取链表尾元素 Node<T>* getHead(); //获取链表头节点 private : int count; Node<T> * phead; private : Node<T> * getNode(int index); //获取指定位置的节点};2.3 单链表添加节点
链表的插入元素操作时间复杂度O(1),只需要进行指针的指向修改操作。
在2之后添加7:
为元素7构建节点 。将节点2 的next指针指向节点7。将节点7的next指向节点3。(节点3 的位置要先保留起来)
/*在指定位置插入新节点*/template <typename T>Node<T>* SingleLink<T>::insert(int index, T t){ Node<T> * preNode = getNode(index); if (preNode) { Node<T> *newNode = new Node<T>(t,preNode->_next); preNode->_next = newNode; count++; return newNode; } return nullptr;};/*从头部插入*/template <typename T>Node<T>* SingleLink<T>::insert_head(T t){ return insert(0, t);};/*从尾部进行插入*/template <typename T>Node<T>* SingleLink<T>::insert_last(T t){ return insert(count, t);};2.4 单链表删除节点
单链表的删除操作同样是一个时间复杂度O(1)的操作,它也只需要修改节点的指针指针后即可销毁被删除节点。
例如我们删除链表元素7:
相应的代码:
/*删除链表指定位置元素*/template <typename T>Node<T>* SingleLink<T>::del(int index){ if (isEmpty()) return nullptr; Node<T>* ptrNode = getNode(index); Node<T>* delNode = ptrNode->_next; ptrNode->_next = delNode->_next; count--; delete delNode; return ptrNode->_next;};/*删除头节点*/template<typename T>Node<T>* SingleLink<T>::delete_head(){ return del(0);};/*删除尾节点*/template<typename T>Node<T>*SingleLink<T>::delete_last(){ return del(count);};2.5 单链表代码测试
int main(){ SingleLink<int> link; for (int i = 0; i < 10; i++) { link.insert(i, i); } cout << link.size() << endl; link.insert_head(1111); link.insert_last(2222); SingleLink<int>::pointer ptr = link.getHead(); while (ptr != nullptr) { cout << ptr->_value << endl; ptr = ptr->_next; } getchar(); return 0;}
测试结果:
10111101234567892222
其他的操作较为简单,不在这里贴出代码,课程中有完整的程序。
3. 双向链表
单链表的节点链接是单方向的,要得到指定节点的前一个节点,必须从头遍历链表。双向链表是链表的一种。与单链表一样,双向节点由节点链接而成,每个节点含有两个指针,分别指向直接前驱与直接后继。从双向链表的任何一个节点开始都能够遍历整个链表。
我们将双向链表实现为双向循环链表,也即是最后一个元素的后继将指向头节点,整个链表形成一个循环。
例如,我们为元素1,2,3,4,5 构建一个双向循环链表
在图中:
表头为空。表头的前驱节点是节点5,表头的后继节点是节点1;节点1的前驱节点是表头,节点1的后继节点是节点2;节点2的前驱节点是节点1,节点2的后继节点是节点3;
…3.1 双向链表节点结构
双向循环的节点中,比单向链表中多了一个指向直接前驱的指针
/*双向链表的节点结构*/template <typename T>struct Node{public: Node()= default; Node(T value, Node<T>* preptr, Node<T>* nextptr) :_value(value), pre_ptr(preptr), next_ptr(nextptr){} public: T _value; Node<T>* pre_ptr; Node<T>* next_ptr;};
说明:
_value: 节点元素的值pre_ptr:指向直接前驱的指针next_ptr:指向直接后继的指针3.2 双向链表的抽象数据结构
双向链表类的定义与单链表相似。
/** 双向链表类*/template<typename T>class DoubleLink{public: typedef Node<T>* pointer;public: DoubleLink(); ~DoubleLink(){};public: Node<T>* insert(int index, T value); Node<T>* insert_front(T value); Node<T>* insert_last(T value); Node<T>* del(int index); Node<T>* delete_front(); Node<T>* delete_last(); bool isEmpty(); int size(); T get(int index); T get_front(); T get_last(); Node<T>* getHead(); private: Node<T>* phead; int count;private : Node<T>* getNode(int index);};3.3 双向链表添加节点
与单链表一样,双向链表添加节点的时间复杂度为O(1),它也只需要修改相关指针的指向。
/**将新节点插到第一个位置*/template <typename T>Node<T>* DoubleLink<T>::insert_front(T value){ Node<T>* newNode = new Node<int>(value, phead, phead->next_ptr); phead->next_ptr ->pre_ptr= newNode; phead->next_ptr = newNode; count++; return newNode;};/**将新节点插到链表尾部*/template <typename T>Node<T>* DoubleLink<T>::insert_last(T value){ Node<T> * newNode = new Node<int>(value, phead->pre_ptr, phead); phead->pre_ptr->next_ptr = newNode; phead->pre_ptr = newNode; count++; return newNode;};/**将节点位置插到index位置之前*/ template <typename T>Node<T>* DoubleLink<T>::insert(int index, T value){ if (index == 0) return insert_front(value); Node<T>* pNode = getNode(index); if (pNode == nullptr) return nullptr; Node<T>* newNode = new Node<T>(value, pNode->pre_ptr, pNode); pNode->pre_ptr->next_ptr = newNode; pNode->pre_ptr = newNode; count++; return newNode;};3.4 双向链表删除节点
双向链表的删除操作时间复杂度为O(1).我们删除节点7:
/**删除链表第一个节点*返回删除后链表第一个节点*/template<typename T>Node<T>* DoubleLink<T>::delete_front(){ if (count == 0) { return nullptr; } Node<T>* pnode = phead->next_ptr; phead->next_ptr = pnode->next_ptr; pnode->next_ptr->pre_ptr = phead; delete pnode; count--; return phead->next_ptr;};/**删除链表的末尾节点*返回删除后链表尾部元素*/template<typename T>Node<T>* DoubleLink<T>::delete_last(){ if (count == 0) { return nullptr; } Node<T>*pnode = phead->pre_ptr; pnode->pre_ptr->next_ptr = phead; phead->pre_ptr = pnode->pre_ptr; delete pnode; count--; return phead->pre_ptr;}/**删除指定位置的元素**/template <typename T>Node<T>* DoubleLink<T>::del(int index){ if (index == 0) return delete_front(); if (index == count - 1) return delete_last(); if (index >= count) return nullptr; Node<T>* pnode = getNode(index); pnode->pre_ptr->next_ptr = pnode->next_ptr; pnode->next_ptr->pre_ptr = pnode->pre_ptr; Node<T>* ptemp = pnode->pre_ptr; delete pnode; count--; return ptemp;};
其他的接口实现都很简单,这里不再讲解。
3.5 双向链表代码测试
int main(){ DoubleLink<int> dlink; //插入测试 for (int i = 0; i < 10; i++) { dlink.insert(0, i+10); } dlink.insert(0, 100); dlink.insert_last(1000); cout <<"链表长度:"<< dlink.size() << endl; //删除测试 dlink.delete_front(); dlink.delete_last(); dlink.del(3); DoubleLink<int>::pointer ptr = dlink.getHead(); ptr = ptr->next_ptr; while (ptr != dlink.getHead()) { cout << ptr->_value<<endl; ptr = ptr->next_ptr; } getchar(); return 0;}
测试结果:
链表长度:12191817151413121110
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