[C++] 数据结构：线性表之(单)链表

一 (单)链表 ADT

+ Status InitList(LinkList &L) 初始化(单)链表

+ void printList(LinkList L) 遍历(单)链表

+ int ListLength(LinkList L) 获得表长

+ void CreateList_Head(LinkList &L, int n) 创建单链表（头插法）【重点】

+ void CreateList_Rear(LinkList &L, int n) 创建单链表（尾插法） 【重点】

+ Status GetElement(LinkList L, int i, ElementType &e) (按位)取值

+ LNode *LocateElement(LinkList L, ElementType e) (按值)查找

+ Status ListInsert(LinkList &L, int i, ElementType e) (按位)插入【重点 | 易错】

+ Status ListDelete(LinkList &L, int i) (按位)删除【重点 | 易错/易混】

二编程实现

2.1 定义基础数据类型

ElementType (数据元素类型/结构体)

struct ElementType {
    char data; // char -> ElementType
 
    bool operator==(const ElementType b) const{ // 重载结构体 ElementType 的运算符
        return this->data == b.data;
    }
  
    bool operator!=(const ElementType b) const{
        return this->data != b.data;
    }
};

Status (状态/枚举类型)

enum Status { ERROR, OK, OVERFLOW };

LNode(单链表结点/结构体) / LinkList (单链表/结构体)

typedef struct LNode { // typedef 关键字 可使用它来为类型取一个新的名称 like: typedef unsigned char BYTE; 
 	ElementType data; //数据域 
 	LNode *next; // 指针域
}*LinkList; // *LinkList 本质上等同于 *LNode

2.2 初始化(单)链表

Status InitList(LinkList &L)

Status InitList(LinkList &L){
	L = new LNode; // 生成新结点 作为 头结点 ， 头指针L指向头结点 
	L->next = NULL; // next指针 置空(挂起)
	return OK;
}

2.3 遍历(单)链表

void printList(LinkList L)

void printList(LinkList L){
 	LNode *p;
 	p = L->next;
 	printf("[LinkList.h#printList] List->elements: ");
 	while(p != NULL){
 		printElementType(p->data);
 		printf("\t");
 		p = p->next;
	}
 	printf("\n");
}

2.4 获得表长

int ListLength(LinkList L)

int ListLength(LinkList L){
	LNode *p = L->next; // 指针p 指向首元结点 
	int i = 0; //
	while(p){ // 当前结点不为空 
		p = p->next;
		i ++; // 长度 +1
	}
	return i;
}

2.5-1 创建单链表（头插法）

void CreateList_Head(LinkList &L, int n)

void CreateList_Head(LinkList &L, int n){ // n: 要输入的元素个数 
	L = new LNode; // 生成头结点
	L->next = NULL;
	for(int i=0;i<n;i++){
		LNode *s = new LNode; // 生成新结点 
		printf("\ninput -> element: ");
		cin>>( s->data.data );
		
		s->next = L->next; //链接 新结点
		L->next = s;
	}
}

2.5-2 创建单链表（尾插法）

void CreateList_Rear(LinkList &L, int n)

void CreateList_Rear(LinkList &L, int n){ // n: 要输入的元素个数 
	L = new LNode;
	L->next = NULL;
	
	LNode *rear = L; // 初始化 尾指针 rear 指向 头结点
	for(int j=0; j<n; j++){
		LNode *s = new LNode; // 生成新结点 
		printf("\ninput -> element: ");
		cin>>s->data.data;
		
		s->next = rear->next; //链接 新结点
		rear->next = s;
		
		rear = rear->next; // 尾指针 rear 指向 新生成的尾结点
	}
}

2.6 （按位）取值

Status GetElement(LinkList L, int i, ElementType &e)

Status GetElement(LinkList L, int i, ElementType &e){
	LNode *p = L->next; // 指针p 指向首元结点
	int j = 1;
	while(p != NULL && j<i){
		p = p->next;
		j++;
	}
	if(j>i || p==NULL){ // i值不合法 i>n 或 i<0 
		return ERROR;
	}
	e = p->data; // 赋值 
	return OK;
}

2.7 (按值)查找

LNode *LocateElement(LinkList L, ElementType e)

LNode *LocateElement(LinkList L, ElementType e){
	LNode *p = L->next; // 指针p 指向首元结点
	while(p!=NULL && p->data!=e){
		p = p->next;
	}
	return NULL;
}

2.8 (按位)插入

Status ListInsert(LinkList &L, int i, ElementType e)

Status ListInsert(LinkList &L, int i, ElementType e){
	LNode *p = L; // 指针p 指向头结点 【易错： 必须是头结点， 如果初始化p指向 首元结点(p = L->next)， 那么 当i=1时， 会与 if(j>i-1 || p == NULL)中的"p == NULL"自相矛盾】 
	int j = 0; // j 表示下标（明确j的意义很重要， 到底是 表示 下标(从0开始) 还是位置序号(从1开始) ） 
	while(j<i-1 && p!= NULL){ // 移动指针p 指向 第 i-1 个元素上 (即 使得 下标 j 最大等于 i-2)
		p = p->next;
		j++;
	}
	if(j>i-1 || p == NULL){ // 判断 i 值 是否合法 i>n 或者 i<0 
		return ERROR;
	}
	LNode *s = new LNode; // 生成新结点
	s->data = e;
	s->next = p->next; // 链接 新结点 与 原第 i 个结点 
	p->next = s;	
	return OK;
}

2.9 (按位)删除

Status ListDelete(LinkList &L, int i)

Status ListDelete(LinkList &L, int i){
	LNode *p = L; //指针p 指向首元结点 
	int j = 0; // j 表示 下标 (j 用于 下一次的循环判断条件)
	LNode *q; // 定位被删除结点 
	while( (p != NULL) && (j<i-1) ){ // 指针p 移动到 第 i-1 个元素上 （即 j 最大取值为： i-1 ）  
	//【易混】  (p != NULL) 可以换成 (p->next != NULL)，无任何影响，原因：设置该判断条件主要目的是 为了 指针p 能够继续往后移动 
		printf("(old) p->data: %c\n", p->data.data);
		p = p->next;
		printf("(new) p->data: %c\n--------------\n", p->data.data);
		j++;
	}
	if( j > i-1 || p->next == NULL ){ // 【易错： p != NULL （考虑的因素是： i>n ）】 
	//【易错】 此处的 p->next == NULL 的判断条件不能轻易换成 p == NULL 因为 必须满足 p 指向于 被删除的第 i 个 (非空)结点的前置结点 
	// 即 要满足 第 i 个结点非空 ，且 p 指向的是其前置结点 所以 只能为 p->next == NULL 
		printf("j:%d\n", j);
		return ERROR;
	}
	q = p->next;
	p->next = q->next;
	delete q; // 释放被删除结点的空间 
	return OK;
}

三测试运行（Main.cpp）

#include <stdio.h>
//#include <iostream.h>
#include <iostream>
using namespace std;

#include "base.h"
#include "LinkList.h"

int main(){
	LinkList L; // *LinkList 本质上等同于 *LNode
	
	InitList(L); // 初始化(单)链表 L 
	
	int i = ListLength(L);
	printf("length: %d \n",i);
	
	ElementType e;
	Status status;
	
	e.data = 'A';
	status = ListInsert(L, 1, e);
	printf("status (after insert) : %d\n", status);
	printList(L);
	
	e.data = 'B';
	status = ListInsert(L, 2, e);
	printf("status (after insert) : %d\n", status);
	printList(L);
	
	e.data = 'C';
	status = ListInsert(L, 3, e);
	printf("status (after insert) : %d\n", status);
	printList(L);
	
	status = ListDelete(L, 0);
	printf("status (after delete) : %d\n", status);
	printList(L);
	
	status = ListDelete(L, 4);
	printf("status (after delete) : %d\n", status);
	printList(L);
	
	status = ListDelete(L, 3);
	printf("status (after delete) : %d\n", status);
	printList(L);
			
	CreateList_Rear(L, 5); // input:  A B C D E
	printList(L);          
	
	return 0;
}

运行结果

length: 0
status (after insert) : 1
[LinkList.h#printList] List->elements: A
status (after insert) : 1
[LinkList.h#printList] List->elements: A        B
status (after insert) : 1
[LinkList.h#printList] List->elements: A        B       C
j:0
status (after delete) : 0
[LinkList.h#printList] List->elements: A        B       C
(old) p->data: 
(new) p->data: A
--------------
(old) p->data: A
(new) p->data: B
--------------
(old) p->data: B
(new) p->data: C
--------------
j:3
status (after delete) : 0
[LinkList.h#printList] List->elements: A        B       C
(old) p->data: 
(new) p->data: A
--------------
(old) p->data: A
(new) p->data: B
--------------
status (after delete) : 1
[LinkList.h#printList] List->elements: A        B

input -> element: A

input -> element: B

input -> element: C

input -> element: D

input -> element: E
[LinkList.h#printList] List->elements: A        B       C       D       E

四参考资料

1 《数据结构(C语言版第二版)》.严蔚敏.李冬梅.吴伟民

[C++] 数据结构：线性表之(单)链表

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