單鏈表的C++實現（采用模板類）

本文轉載自查看原文 2014-07-06 22:47 21409 算法和數據結構

采用模板類實現的好處是，不用拘泥於特定的數據類型。就像活字印刷術，制定好模板，就可以批量印刷，比手抄要強多少倍！

此處不具體介紹泛型編程，還是着重敘述鏈表的定義和相關操作。

鏈表結構定義

定義單鏈表的結構可以有4方式。如代碼所示。

本文采用的是第4種結構類型

/* ************************************************************************
1、復合類：在Node類中定義友元的方式，使List類可以訪問結點的私有成員
************************************************************************ */
class LinkNode
{
    friend class LinkList;
private:
     int data;
    LinkNode *next;
};

class LinkList
{
public:
     // 單鏈表具體操作
private:
    LinkNode *head;
};

/* ************************************************************************
2、嵌套類：在List內部定義Node類，但是Node的數據成員放在public部分，使List
和Node均可以直接訪問Node的成員
************************************************************************ */
class LinkList
{
public:
     // 單鏈表具體操作
private:
     class LinkNode
    {
     public:
         int data;
        LinkNode *next;
    };
    LinkNode *head;
};

/* ************************************************************************
3、繼承：在Node類中把成員定義為protected，然后讓List繼承Node類，這樣就可以
訪問Node類的成員了。
************************************************************************ */
class LinkNode
{
protected:
     int data;
    LinkNode *next;
};

class LinkList : public LinkNode
{
public:
     // 單鏈表具體操作
private:
    LinkNode *head;
};

/* ************************************************************************
4、直接用struct定義Node類，因為struct的成員默認為公有數據成員，所以可直接
訪問（struct也可以指定保護類型）。
************************************************************************ */
struct LinkNode
{
     int data;
    LinkNode *next;
};

class LinkList
{
public:
     // 單鏈表具體操作
private:
    LinkNode *head;
};

單鏈表的模板類定義

使用模板類需要注意的一點是template<class T>必須定義在同一個文件，否則編譯器會無法識別。

如果在.h中聲明類函數，但是在.cpp中定義函數具體實現，會出錯。所以，推薦的方式是直接在.h中定義。

/* 單鏈表的結點定義 */
template< class T>
struct LinkNode
{
    T data;
    LinkNode<T> *next;
    LinkNode(LinkNode<T> *ptr = NULL){next = ptr;}
    LinkNode( const T &item, LinkNode<T> *ptr = NULL)
     // 函數參數表中的形參允許有默認值，但是帶默認值的參數需要放后面
    {
        next = ptr;
        data = item;
    }
};

/* 帶頭結點的單鏈表定義 */
template< class T>
class LinkList
{
public:
     // 無參數的構造函數
    LinkList(){head = new LinkNode<T>;}
     // 帶參數的構造函數
    LinkList( const T &item){head = new LinkNode<T>(item);}
     // 拷貝構造函數
    LinkList(LinkList<T> &List);
     // 析構函數
    ~LinkList(){Clear();}
     // 重載函數:賦值
    LinkList<T>& operator=(LinkList<T> &List);
     // 鏈表清空
     void Clear();
     // 獲取鏈表長度
     int Length() const;
     // 獲取鏈表頭結點
    LinkNode<T>* GetHead() const;
     // 設置鏈表頭結點
     void SetHead(LinkNode<T> *p);
     // 查找數據的位置，返回第一個找到的滿足該數值的結點指針
    LinkNode<T>* Find(T &item);
     // 定位指定的位置，返回該位置上的結點指針
    LinkNode<T>* Locate( int pos);
     // 在指定位置pos插入值為item的結點，失敗返回false
     bool Insert(T &item, int pos);
     // 刪除指定位置pos上的結點，item就是該結點的值，失敗返回false
     bool Remove( int pos, T &item);
     // 獲取指定位置pos的結點的值，失敗返回false
     bool GetData( int pos, T &item);
     // 設置指定位置pos的結點的值，失敗返回false
     bool SetData( int pos, T &item);
     // 判斷鏈表是否為空
     bool IsEmpty() const;
     // 打印鏈表
     void Print() const;
     // 鏈表排序
     void Sort();
     // 鏈表逆置
     void Reverse();
private:
    LinkNode<T> *head;
};

定位位置

/* 返回鏈表中第pos個元素的地址，如果pos<0或pos超出鏈表最大個數返回NULL */
template<class T>
LinkNode<T>* LinkList<T>::Locate(int pos)
{
    int i = 0;
    LinkNode<T> *p = head;

    if (pos < 0)
        return NULL;

    while (NULL != p && i < pos)
    {
        p = p->next;
        i++;
    }
    
    return p;
}

插入結點

單鏈表插入結點的處理如圖

圖：單鏈表插入操作

要在p結點后插入一個新結點node，（1）要讓node的next指針指向p的next結點；（2）再讓p的next指向node結點（即斷開圖中的黑色實線，改成紅色虛線指向node）

接下來：node->next = p->next; p->next = node;

template<class T>
bool LinkList<T>::Insert(T &item, int pos)
{
    LinkNode<T> *p = Locate(pos);
    if (NULL == p)
        return false;

    LinkNode<T> *node = new LinkNode<T>(item);
    if (NULL == node)
    {
        cerr << "分配內存失敗!" << endl;
        exit(1);
    }
    node->next = p->next;
    p->next = node;
    return true;
}

刪除結點

刪除結點的處理如圖：

圖：單鏈表刪除

刪除pos位置的結點，如果這個位置不存在結點，則返回false；

如果找到對應結點，則通過實參item輸出要刪除的結點的數值，然后刪除結點並返回true。

template<class T>
bool LinkList<T>::Remove(int pos, T &item)
{
    LinkNode<T> *p = Locate(pos);
    if (NULL == p || NULL == p->next)
        return false;

    LinkNode<T> *del = p->next;
    p->next = del->next;
    item = del->data;
    delete del;
    return true;
}

清空鏈表

遍歷整個鏈表，每次head結點的next指針指向的結點，直到next指針為空。

最后保留head結點。

template<class T>
void LinkList<T>::Clear()
{
    LinkNode<T> *p = NULL;

    //遍歷鏈表，每次都刪除頭結點的next結點，最后保留頭結點
    while (NULL != head->next)
    {
        p = head->next;
        head->next = p->next;   //每次都刪除頭結點的next結點
        delete p;
    }
}

求鏈表長度和打印鏈表

着兩個功能的實現非常相近，都是遍歷鏈表結點，不贅述。

template<class T>
void LinkList<T>::Print() const
{
    int count = 0;
    LinkNode<T> *p = head;
    while (NULL != p->next)
    {
        p = p->next;
        std::cout << p->data << " ";
        if (++count % 10 == 0)  //每隔十個元素，換行打印
            cout << std::endl;
    }
}

template<class T>
int LinkList<T>::Length() const
{
    int count = 0;
    LinkNode<T> *p = head->next;
    while (NULL != p)
    {
        p = p->next;
        ++count;
    }
    return count;
}

單鏈表倒置

單鏈表的倒置處理如圖：

圖：單鏈表倒置

（1）初始狀態：prev = head->next; curr = prev->next;

（2）讓鏈表的第一個結點的next指針指向空

（3）開始進入循環處理，讓next指向curr結點的下一個結點；再讓curr結點的next指針指向prev。即：next = curr->next; curr->next = prev;

（4）讓prev、curr結點都繼續向后移位。即：prev = curr; curr = next;

（5）重復(3)、（4）動作，直到curr指向空。這時循環結束，讓haed指針指向prev，此時的prev是倒置后的第一個結點。即：head->next = prev;

template<class T>
void LinkList<T>::Reverse()
{
    LinkNode<T> *pre = head->next;
    LinkNode<T> *curr = pre->next;
    LinkNode<T> *next = NULL;

    head->next->next = NULL;
    while (curr)
    {
        next = curr->next;
        curr->next = pre;
        pre = curr;
        curr = next;
    }

    head->next = pre;
}

免責聲明！

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用，本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益，請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。

猜您在找 C++類模板實現對鏈表進行操作 c++隊列類模板的實現單鏈表（C++實現）鏈表的C/C++實現 C++模板類頭文件和實現文件分離 c++之類模板成員函數的類外實現 C++ 單鏈表基礎實現 c++實現簡單的鏈表 C++——模板、數組類【C++】C++中的類模板