单链表
线性表由于在内存上顺序存储，在插入和删除元素时效率很低。单链表通过链式存储，适用于插入和删除频繁，储存空间不定的情形。
单链表的一个存储结点（node）包括两个部分：数据域（data）和指针域（link）
数据域：存储线性表的一个数据元素
指针域：存储下一个节点的首地址
- 只能通过头指针(pHead)进行操作：链表的第一个结点的地址可以通过链表的头指针找到，但是其他结点的指针则在前驱结点的指针域中。
- 长度方便扩充：链表的顺序和存放的物理顺序没有影响，扩容时将新结点的地址放在前驱结点的指针域即可。
单链表的类定义
通常使用两个类：结点类（linknode）和链表类（list）
代码实现
#include<stdlib.h>
#include<iostream>
using namespace std;
template<class T>
struct LinkNode //定义成模板之后不能使用typedef
{
T _data;//数据域
LinkNode<T>* _pNext;//指针域
LinkNode(LinkNode<T> * ptr = NULL)//仅初始化指针成员的构造函数
{
_pNext = ptr;
}
LinkNode(T& item, LinkNode<T>* ptr = NULL)
{
_data = item;
_pNext = ptr;
}
};
template<class T>
class List
{
public:
List(){ pHead = new LinkNode<T>; } //构造函数
List(const T& x){ pHead = new LinkNode<T>(x); } //构造函数
List(List<T>& L); //复制构造函数
~List(){ makeEmpty(); } //析构函数
void makeEmpty(); //链表置空
int Length()const; //求长度
LinkNode<T> *getHead()const{ return pHead; } //返回附加头结点地址
LinkNode<T> *Search(T x); //搜索数据x的位置
LinkNode<T> *Locate(int i); //搜索第i个元素的地址
bool getData(int i, T& x)const; //取第i个元素的值
void setData(int i, T& x); //用x修改第i个元素的值
bool Insert(int i, T& x); //在第i个元素后插入x
bool Remove(int i, T& x); //删除第i个元素的值，x为元素的值
bool IsEmpty()const //判空，空true
{
return pHead->_pNext == NULL ? true : false;
}
bool IsFull()const{ return false; } //判满，true满
void Sort(); //排序
void inputFront(T& end); //头插输入
void inputRear(T& end); //尾插输入
void output(); //输出
List<T>& operator=(List<T>& L); //重载函数：赋值
private:
LinkNode<T> * pHead; //链表头指针
};
//复制构造函数
template<class T>
List<T>::List(List& L)
{
T value;
LinkNode<T> * srcptr = L.getHead();
LinkNode<T> * destptr = pHead = new ListNode<T>;
while (srcptr->_pNext！ = NULL)
{
value = srcptr->_pNext->_data;
destptr->_pNext = new ListNode<T>(value);
destptr = destptr->_pNext;
srcptr = srcptr->_pNext;
}
destptr->_pNext = NULL;
};
//链表置空
template<class T>
void List<T>::makeEmpty()
{
LinkNode<T> * del;
while (pHead->_pNext != NULL)
{
del = pHead->_pNext;
pHead->_pNext = del->_pNext;
delete del;
}
};
//求单链表长度
template<class T>
int List<T>::Length()const
{
LinkNode<T>* q = pHead->_pNext;
int count = 0;
while (q != NULL)
{
q = q->_pNext;
count++;
}
return count;
};
//找到第一个含x的值，没有返回NULL
template<class T>
LinkNode<T> * List<T>::Search(T x)
{
//在表中搜索含数据x的结点，找到返回该节点地址，否则返回NULL
LinkNode<T> * current = pHead->_pNext;
while (current != NULL)
{
if (current->_data == x)
break;
else
current = current->_pNext;
}
return current;
};
//搜索第i个元素的地址
template<class T>
LinkNode<T> * List<T>::Locate(int i)
{
//i<0或i超出表中结点数，返回NULL
if (i < 0)
return NULL;
LinkNode<T> * current = pHead;
int k = 0;
while (current != NULL && k < i){
current = current->_data;
k++;
}
return current;
}
//取第i个元素的值
template<class T>
bool List<T>::getData(int i, T& x)const
{
if (i <= 0)
return false;
LinkNode<T> * current = Locate(i);
if (current == NULL)
return false;
else
{
x = current->_data;
return true;
}
}
//用x修改第i个元素的值
template<class T>
void List<T>::setData(int i, T& x)
{
if (i < 0)
return;
LinkNode<T> * current = Locate(i);
if (current == NULL)
return;
else
{
current->_data = x;
}
}
//在第i个元素后插入x
template<class T>
bool List<T>::Insert(int i, T& x)
{
if (i < 0)
return false;
LinkNode<T> * current = Locate(i);
if (NULL == current)
return false;
LinkNode<T> * newnode = new LinkNode<T>(x);
if (newnode == NULL)
{
cerr << "内存分配错误" << endl;
exit(1);
}
newnode->_pNext = current->_pNext;
current->_pNext = newnode;
return true;
}
//删除第i个元素的值，x为元素的值
template<class T>
bool List<T>::Remove(int i, T& x)
{
if (i <= 0)
reuturn false;
LinkNode<T> * current = Locate(i - 1);
if (current == NULL || current->_pNext == NULL)
return false;
LinkNode<T> * del = current->_pNext;
if (del == NULL)
return false;
current->_pNext = del->_pNext;
x = del->_data;
delete del;
return true;
}
//输出到屏幕上
template<class T>
void List<T>::output()
{
LinkNode<T> * current = pHead->_pNext;
while (current != NULL)
{
cout << current->_data << "--->";
current = current->_pNext;
}
cout << "NULL" << endl;
}
//重载函数：赋值
template<class T>
List<T>& List<T>::operator=(List<T>& L)
{
T value;
LinkNode<T> * srcptr = L.getHead();//被复制表的附加头结点地址
LinkNode<T> * desptr = new LinkNode<T>;
while (srcptr->_pNext != NULL)//逐个结点复制
{
value = srcptr->_pNext->_data;
desptr->_pNext = new LinkNode<T>(value);
srcptr = srcptr->_pNext;
desptr = desptr->_pNext;
}
desptr->_pNext = NULL;
return *this;
}
//头插输入
template<class T>
void List<T>::inputFront(T& end)
{
//end是约定的序列结束的标志
//输入序列为正整数，end可以为0或者负整数
//输入序列为字符，end可以为"\0"
LinkNode<T> * newNode;
T val;
makeEmpty();
cin >> val;
while (val != end)
{
newNode = new LinkNode<T>(val);//创建新结点
if (newNode == NULL)
{
cerr << "存储分配错误！" << endl;
exit(1);
}
newNode->_pNext = pHead->_pNext;
pHead->_pNext = newNode;
cin >> val;
}
}
//尾插输入
template<class T>
void List<T>::inputRear(T& end)
{
//end是约定的序列结束的标志
//输入序列为正整数，end可以为0或者负整数
//输入序列为字符，end可以为"\0"
LinkNode<T> * newNode;
LinkNode<T> * last = pHead;
T val;
makeEmpty();
cin >> val;
while (val != end)
{
newNode = new LinkNode<T>(val);//创建新结点
if (newNode == NULL)
{
cerr << "存储分配错误！" << endl;
exit(1);
}
last->_pNext = newNode;
last = last->_pNext
cin >> val;
}
last->_pNext = NULL;
};
int main()
{
int i = 0;
List<int> L;
L.inputFront(i);
L.output();
return 0;
}链表的缺点
每个结点都需要存储数据信息和下一结点的地址信息，存储空间较线性表更大。