線性表之單鏈表C++實現

　　　　線性表之單鏈表

一、頭文件：LinkedList.h

//單鏈表是用一組任意的存儲單元存放線性表的元素，這組單元可以是連續的也可以是不連續的，甚至可以是零散分布在內存中的任意位置。
//單鏈表頭文件
#include<iostream>
using namespace std;
//定義單鏈表結點-結構體類型
template<class DataType>
struct Node
{
　　//數據域，存放該結點的數據
　　DataType data;
　　//指針域，指向下一個結點
　　Node<DataType> *next;
};

template<class DataType>
class LinkedList{
public:
　　//單鏈表無參構造器
　　LinkedList();
　　//單鏈表有參構造器
　　LinkedList(DataType array[], int n);
　　LinkedList(int n, DataType array[]);
　　//單鏈表析構函數
　　~LinkedList();
　　//獲取單鏈表的長度
　　int GetLength();
　　//查找單鏈表指定元素的序號
　　int GetLocal(DataType x);
　　//獲取單鏈表指序號的元素
　　DataType GetElement(int index);
　　//單鏈表中在指定位置插入指定的元素
　　void Insert(int index, DataType x);
　　//在單鏈表中刪除指定位置的元素
　　DataType Delete(int index);
　　//按序號輸出單鏈表中的元素
　　void PrintLinkedList();

private :
　　//聲明單鏈表的頭指針
　　Node<DataType> *first;
};

//實現單鏈表的無參構造函數
template<class DataType>
LinkedList<DataType>::LinkedList()
{
　　first = new Node<DataType>;
　　first->next = NULL;
}

//頭插法建立單鏈表
template<class DataType>
LinkedList<DataType>::LinkedList(int n,DataType array[])
{
　　//初始化一個空鏈表
　　first = new Node<DataType>;
　　first->next = NULL;
　　for (int i = 0; i < n; i++)
　　{
　　　　//為每一個數組元素都申請新結點
　　　　Node<DataType> *s = new Node<DataType>;
　　　　//數組元素賦值給結點數據域
　　　　s->data = array[i];
　　　　//將結點插入到頭結點之前
　　　　s->next = first->next;
　　　　first->next = s;

　　}
}

//尾插法建立單鏈表
template<class DataType>
LinkedList<DataType>::LinkedList(DataType array[], int n)
{
　　//生成頭結點
　　first = new Node<DataType>;
　　//定義尾結點
　　Node<DataType> *r = first;
　　for (int i = 0; i < n; i++)
　　{
　　　　//為每一個數組元素申請一個結點
　　　　Node<DataType> *s = new Node<DataType>;
　　　　//把數組元素賦值給結點的數據域
　　　　s->data = array[i];
　　　　//將每一個結點追加到終端結點之后
　　　　r->next = s;
　　　　r = s;
　　}
　　//尾結點尾NULL
　　r->next = NULL;
}

//實現單鏈表的析構函數
template<class DataType>
LinkedList<DataType>::~LinkedList()
{
　　//聲明工作指針
　　Node<DataType> *q;
　　while (first != NULL)
　　{
　　　　//暫存被釋放的結點
　　　　q = first;
　　　　//讓頭指針指向要釋放結點的下一個結點
　　　　first = first->next;
　　　　delete q;
　　}
}

//實現單鏈表插入:在指定的位置插入指定的元素
template<class DataType>
void LinkedList<DataType>::Insert(int index, DataType x)
{
　　//定義工作指針
　　Node<DataType> *p = first->next;
　　//定義計數器，初始值為0
　　int count = 0;
　　while (p != NULL &&count < index - 1)
　　{
　　　　//工作指針后移
　　　　p = p->next;
　　　　count ++;
　　}
　　//找到 index-1 的位置
　　if (p == NULL)
　　{
　　　　throw "插入的位置有誤";
　　}
　　else
　　{
　　　　//申請一個新結點
　　　　Node<DataType> *s;
　　　　s= new Node<DataType>;
　　　　//其數據域為 x
　　　　s->data = x;
　　　　//在新結點的指針域存放工作指針p的指針域
　　　　s->next = p->next;
　　　　//將結點s插入到p結點之后
　　　　p->next = s;
　　}
}

//實現單鏈表的按值查找，返回指定元素在單鏈表中的序號（如不存在，則返回0）
template<class DataType>
int LinkedList<DataType>::GetLocal(DataType x)
{
　　//定義工作指針
　　Node<DataType> *p = first->next;
　　//定義計數器，初始值是1
　　int count = 1;
　　//查找序號所對應的位置
　　while (p != NULL)
　　{
　　　　if (p->data == x)
　　　　{
　　　　　　return count;
　　　　}
　　　　//工作指針后移
　　　　p = p->next;
　　　　//計數器加1
　　　　count++;
　　}
　　//如果找不到該元素，則返回0
　　return 0;
}

//實現單鏈表按位查找，返回指定位置的元素
template<class DataType>
DataType LinkedList<DataType>::GetElement(int index)
{
　　//定義工作指針
　　Node<DataType> *p = first->next;
　　//定義計數器，初始值是1
　　int count = 1;
　　//查找序號所對應的位置
　　while (p != NULL&&count < index)
　　{
　　　　//工作指針后移
　　　　p = p->next;
　　　　//計數器加1
　　　　count++;
　　}
　　//如果找到單鏈表的末尾，還找不到指定的位置，則拋出異常
　　if (p == NULL)
　　{
　　　　throw "查找的位置有誤";
　　}
　　else
　　{
　　　　//當找到合適的位置時，返回該位置上的元素
　　　　return p->data;
　　}

}

//實現獲取單鏈表的長度
template<class DataType>
int LinkedList<DataType>::GetLength()
{
　　//定義計數器，用來計算單鏈表的長度
　　int count = 0;
　　//定義工作指針
　　Node<DataType> *p = first->next;
　　while (p != NULL)
　　{
　　　　p = p->next;
　　　　count++;
　　}
　　return count;

}

//實現單鏈表的按序號輸出元素
template<class DataType>
void LinkedList<DataType>::PrintLinkedList()
{
　　//聲明工作指針
　　Node<DataType> *p;
　　//初始化工作指針
　　p = first->next;
　　while(p != NULL)
　　{
　　　　cout << p->data << " ";
　　　　//工作指針向后移動
　　　　p = p->next;
　　}
　　cout << endl;
}

//實現單鏈表的刪除
template<class DataType>
DataType LinkedList<DataType>::Delete(int index)
{
　　Node<DataType> *p = first->next;
　　int count = 0;
　　//查找第 index-1 位置結點
　　while (p != NULL&&count < index - 1)
　　{
　　　　p = p->next;
　　　　count++;
　　}
　　//如果能找到
　　if (p == NULL || p->next == NULL)
　　{
　　　　throw "刪除的位置有誤";
　　}
　　else
　　{
　　　　Node<DataType> *q = p->next;
　　　　DataType x = q->data;
　　　　p->next = q->next;
　　　　delete q;
　　　　return x;
　　}
}

二、測試線性表之單鏈表的源文件：TestLinkedList.cpp

#include<iostream>
#include "LinkedList.h"
using namespace std;
void show()
{
　　cout << "---------------------------------------" << endl;
}
int main()
{
　　int array[] = { 1, 3, 5, 2, 7, 6, 9, 8, 10, 4};
　　//聲明單鏈表
　　LinkedList<int> linkedList = LinkedList<int>(10,array);
　　cout << "輸出單鏈表：" << endl;
　　linkedList.PrintLinkedList();
　　show();
　　cout << "單鏈表的長度:" << linkedList.GetLength() << endl;
　　cout << "單鏈表中第5個元素是：" << linkedList.GetElement(5) << endl;
　　cout << "單鏈表中元素5的位置是：" << linkedList.GetLocal(5) << endl;
　　show();
　　cout << "在單鏈表的第5個位置上插入元素22" << endl;
　　linkedList.Insert(5, 22);
　　cout << "輸出單鏈表：" << endl;
　　linkedList.PrintLinkedList();
　　cout << "單鏈表的長度:" << linkedList.GetLength() << endl;
　　show();
　　cout << "刪除第5位置的元素" << endl;
　　linkedList.Delete(5);
　　cout << "輸出單鏈表：" << endl;
　　linkedList.PrintLinkedList();
　　cout << "單鏈表的長度:" << linkedList.GetLength() << endl;
　　show();
　　return 0;
}

三、運行示例結果