[数据结构 - 第3章补充] 线性表之单链表（C++实现）

一、类定义

单链表类的定义如下：

#ifndef SIGNALLIST_H
#define SIGNALLIST_H

typedef int  ElemType; /* "ElemType类型根据实际情况而定， 这里假设为int */

/* 线性表的单链表存储结构 */
typedef struct node
{
    ElemType data; // 数据域
    struct node *next; // 指针域
}Node, LinkList;

class SignalList
{
public:
    SignalList(int size = 0); // 构造函数
    ~SignalList(); // 析构函数

    void clearList(); // 清空顺序表操作
    bool isEmpty(); // 判断是否为空操作 
    int getLength(); // 获取顺序表长度操作
    bool insertList(int i, const ElemType e); // 插入元素操作
    bool deleteList(int i, ElemType *e); // 删除元素操作
    bool getElem(int i, ElemType *e); // 获取元素操作
    bool insertListHead(const ElemType e); // 头部后插入元素操作
    bool insertListTail(const ElemType e); // 尾部后插入元素操作
    void traverseList(); // 遍历顺序表   
    int locateElem(const ElemType e); // 查找元素位置操作

private:
    LinkList *m_pList; // 单链表指针
};

#endif

二、构造函数

为头结点m_pList申请内存，数据域置为 0，指针域指向空。

// 构造函数
SignalList::SignalList(int size)
{
    // 初始化单链表
    m_pList = new Node;
    m_pList->data = 0;
    m_pList->next = NULL;
}

三、析构函数

调用清空单链表方法，并且销毁头结点。

// 析构函数
SignalList::~SignalList()
{
    clearList(); // 清空单链表
    delete m_pList;
    m_pList = NULL;
}

四、清空链表操作

循环销毁除头结点外的各结点。

// 清空链表操作
void SignalList::clearList()
{
    Node *cur; // 当前结点
    Node *temp; // 事先保存下一结点，防止释放当前结点后导致“掉链”

    cur = m_pList->next; //指向头结点
    while (cur)
    {
        temp = cur->next; // 事先保存下一结点，防止释放当前结点后导致“掉链”
        delete cur; // 释放当前结点
        cur = temp; // 将下一结点赋给当前结点
    }

    cur->next = NULL; // 注意还要将头结点的指针域指向空
}

清空链表和析构函数的区别：清空链表是循环销毁除头结点外的各结点，析构函数是销毁所有结点，包括头结点。

五、判空和获取顺序表长度操作

// 判断是否为空操作
bool SignalList::isEmpty()
{
    return m_pList->next == NULL ? true : false;
}

// 获取链表长度操作
int SignalList::getLength()
{
    Node *cur = m_pList;
    int length = 0;

    while (cur->next)
    {
        cur = cur->next;
        length++;
    }

    return length;
}

六、插入元素操作

注意这里是有头结点，头结点作为位置 0，所以只能在位置 1 以及后面插入，所以 i 至少为1。

// 插入元素操作
bool SignalList::insertList(int i, const ElemType e)
{
    // 判断链表是否存在
    if (!m_pList)
    {
        cout << "list not exist!" << endl;
        return false;
    }
    // 只能在位置1以及后面插入，所以i至少为1
    if (i < 1)
    {
        cout << "i is invalid!" << endl;
        return false;
    }

    // 找到位置i的前一个结点
    Node *front = m_pList; // 这里是让front指向链表的第0个结点-头结点
    int j = 1; // j为计数器，赋值为1，对应front指向的下一个结点，即插入位置结点
    while (front != NULL && j < i)
    {
        front = front->next;
        j++;
    }
    // 未找到i位置所在的前一个结点
    if (front == NULL)
    {
        cout << "dont find front!" << endl;
        return false;
    }       

    // 创建一个空节点，存放要插入的新元素
    Node *temp = new Node;
    temp->data = e;
    temp->next = NULL;

    // 插入结点s
    temp->next = front->next;
    front->next = temp;

    return true;
}

七、删除元素操作

注意提前保存要删除的结点，避免删除结点后丢失。

// 删除元素操作
bool SignalList::deleteList(int i, ElemType *e)
{
    // 判断链表是否存在
    if (!m_pList)
    {
        cout << "list not exist!" << endl;
        return false;
    }
    // 只能删除位置1以及后面的结点
    if (i < 1)
    {
        cout << "i is invalid!" << endl;
        return false;
    }

    // 找到位置i的前一个结点
    Node *front = m_pList; // 这里是让front指向链表的第0个结点-头结点
    int j = 1; // j为计数器，赋值为1，对应front指向的下一个结点，即插入位置结点
    while (front != NULL && j < i)
    {
        front = front->next;
        j++;
    }
    // 未找到i位置所在的前一个结点
    if (front == NULL)
    {
        cout << "dont find front!" << endl;
        return false;
    }

    // 提前保存要删除的结点
    Node *temp = front->next;
    *e = temp->data; // 将要删除结点的数据赋给e

    // 删除结点
    front->next = front->next->next;    

    // 销毁结点
    delete temp;
    temp = NULL;

    return true;
}

八、遍历操作

遍历前需要判断链表是否存在。

// 遍历链表
void SignalList::traverseList()
{
    // 判断链表是否存在
    if (!m_pList)
    {
        cout << "list not exist!" << endl;
        return;
    }

    Node *cur = m_pList->next;
    while (cur)
    {
        cout << cur->data << " ";
        cur = cur->next;
    }
}

九、主函数执行

在主函数中执行的代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#include "signalList.h"

using namespace std;

int main()
{
    // 初始化链表
    SignalList signleList(20);

    cout << "插入元素0-2到链表!" << endl;
    for (int i = 0; i<3; i++)
    {
        signleList.insertList(i+1, i);
    }
    cout << endl;

    // 在位置2插入元素9到链表
    cout << "在位置2插入元素9到链表!" << endl << endl;
    signleList.insertList(2, 9);

    // 在位置3删除元素
    int value1;
    if (signleList.deleteList(3, &value1) == false)
    {
        cout << "delete error!" << endl;
        return -1;
    }
    else
    {
        cout << "在位置3删除元素，删除的元素为：" << value1 << endl << endl;
    }

    // 查找元素位置
    int index = signleList.locateElem(9);
    if (index == -1)
    {
        cout << "locate error!" << endl;
        return -1;
    }
    else
    {
        cout << "查找到元素9的位置为：" << index << endl << endl;
    }

    // 遍历链表
    cout << "遍历链表： ";
    signleList.traverseList();
    cout << endl << endl;

    // 清空链表
    cout << "清空链表!" << endl << endl;
    signleList.clearList();

    return 0;
}

输出结果如下图所示（编译器为VS2013）：