C++實(shí)現(xiàn)雙向鏈表代碼分析
前言:
前面文章分析了單向鏈表，并給出了python和C++實(shí)現(xiàn)：單鏈表從原理到實(shí)現(xiàn)，python和C++兩個(gè)版本
本文介紹的雙向鏈表是在單向鏈表基礎(chǔ)上的一個(gè)改進(jìn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)指向其直接前驅(qū)和直接后繼節(jié)點(diǎn)。因此，從雙向鏈表的任意位置開始，都能訪問所有的節(jié)點(diǎn)。
一、雙向鏈表優(yōu)缺點(diǎn)
雙向鏈表的缺點(diǎn)：
從節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)上可以看出，雙向鏈表的所需的存儲(chǔ)空間大于單向鏈表。同時(shí)，對于插入和刪除等操作來說，雙向鏈表的節(jié)點(diǎn)操作更加復(fù)雜，涉及到節(jié)點(diǎn)的前后兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。
雙向鏈表的節(jié)點(diǎn)：
對于雙向鏈表來說，它的每個(gè)節(jié)點(diǎn)要指向“直接前驅(qū)”和“直接后繼”，所以節(jié)點(diǎn)類需要含有兩個(gè)指針域。指向直接前驅(qū)的指針使用pre表示，指向后繼的指針使用next表示。
二、C++實(shí)現(xiàn)分析
（1）節(jié)點(diǎn)類
雙向鏈表的節(jié)點(diǎn)含有兩個(gè)指針域，即直接前驅(qū)pre和直接后繼next。節(jié)點(diǎn)類采用的是模板實(shí)現(xiàn)，這樣其所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就不再依賴于特定類型。
template<class T>
class Node {
public:
?? ?Node() {}
?? ?Node *pre;
?? ?Node *next;
? ? // 由于data屬性是私有的
? ? // 所以采用get和set對data進(jìn)行處理
?? ?void setData(T data) { this->data = data; }
?? ?T getData() { return this->data; }
private:
?? ?T data;
};（2）鏈表類分析
鏈表類應(yīng)該包含基本的增、改、刪、查等操作，由于其各種功能的實(shí)現(xiàn)是很相似的，
所以下面給出了需要實(shí)現(xiàn)的典型函數(shù)：
- 構(gòu)造函數(shù)：
- isEmpty()判斷是否為空；
- size()返回鏈表長度；
- insert()頭插、尾插、中間插入節(jié)點(diǎn)；
- delete()刪除節(jié)點(diǎn)；
- getNode()獲取節(jié)點(diǎn)；
- traversal()遍歷鏈表；
鏈表類的定義如下：
template<class P>
class DoubleLinkedList {
public:
?? ?DoubleLinkedList();
?? ?bool isEmpty();
?? ?Node<P> ?*getNode(int index);
?? ?int size();
?? ?void insert(int data, int index);
?? ?void traversal();
?? ?void remove(int index);
private:
?? ?Node<P> *head;
};（3）鏈表類構(gòu)造函數(shù)
初始化時(shí)需要?jiǎng)?chuàng)建頭節(jié)點(diǎn)，作為頭指針：
template<class P>
DoubleLinkedList<P>::DoubleLinkedList() {
?? ?// 創(chuàng)建頭結(jié)點(diǎn)
?? ?head = new Node<P>();
?? ?head->pre = NULL;
?? ?head->next = NULL;
?? ?head->setData(666);
}（4）isEmpty()判斷是否為空
對于雙向鏈表來說，判斷是否為空只需要判斷頭指針是否指向其他Node節(jié)點(diǎn)：
template<class P>
bool DoubleLinkedList<P>::isEmpty() {
?? ?if (head->next == NULL) {
?? ??? ?return true;
?? ?}
?? ?else
?? ?{
?? ??? ?return false;
?? ?}
}（5）size()獲取鏈表長度
獲取鏈表長度時(shí)需要判斷鏈表是否為空，從而確定是否采用遍歷的方式計(jì)算鏈表的長度。
由于采用的不是循環(huán)鏈表，所以循環(huán)的結(jié)束條件是判斷是否指向空節(jié)點(diǎn)：
template<class P>
int DoubleLinkedList<P>::size() {
?? ?if (isEmpty()) {
?? ??? ?return 0;
?? ?}
?? ?else {
?? ??? ?int count = 0;
?? ??? ?Node<P> *current = head->next;
? ? ? ? ? ? // 循環(huán)結(jié)束條件
?? ??? ?while (current!=NULL)
?? ??? ?{
?? ??? ??? ?current = current->next;
?? ??? ??? ?count++;
?? ??? ?}
?? ??? ?return count;
?? ?}
}（6）getNode()獲取節(jié)點(diǎn)
在插入和刪除等操作中，需要頻繁的進(jìn)行節(jié)點(diǎn)獲取操作。
所以應(yīng)該封裝為單獨(dú)的函數(shù)用于節(jié)點(diǎn)獲取，如下：
template<class P>
Node<P> *DoubleLinkedList<P>::getNode(int index) {?
?? ?Node<P> *current = head;
?? ?int currentCount = 0;
? ? // 循環(huán)結(jié)束條件
?? ?while (currentCount<=index)
?? ?{
?? ??? ?current = current->next;
?? ??? ?currentCount++;
?? ?}
?? ?return current;
}（7）insert()插入節(jié)點(diǎn)
插入節(jié)點(diǎn)依舊包含頭插法，尾插法和任意位置的插入。插入操作與單向鏈表的最大區(qū)別在于節(jié)點(diǎn)的指針移動(dòng)較為復(fù)雜，需要將插入位置前后兩個(gè)節(jié)點(diǎn)與新節(jié)點(diǎn)均建立聯(lián)系：
template<class P>
void DoubleLinkedList<P>::insert(int data, int index) {
?? ?Node<P> *node = new Node<P>();
?? ?node->setData(data);
?? ?// 1、列表為空時(shí)
?? ?if (isEmpty()) {
?? ??? ?head->next = node;
?? ??? ?node->pre = head;
?? ??? ?return;
?? ?}
?? ?// 2、頭插法
?? ?if (index == 0) {
?? ??? ?node->next = head->next;
?? ??? ?head->next->pre = node;
?? ??? ?node->pre = head;
?? ??? ?head->next = node;
?? ?}
?? ?// 3、尾插法
?? ?else if (index >= this->size() - 1) {
?? ??? ?// printf("index %d, size %d \n", index, this->size());
?? ??? ?Node<P> *temp = this->getNode(this->size()-1);
?? ??? ?temp->next = node;
?? ??? ?node->pre = temp;
?? ?}
?? ?// 4、任意位置插入
?? ?else
?? ?{
?? ??? ?Node<P> *pre = this->getNode(index);
?? ??? ?Node<P> *next = pre->next;
?? ??? ?node->next = pre->next;
?? ??? ?node->pre = pre;
?? ??? ?pre->next = node;
?? ??? ?node->next->pre = node;
?? ?}
}（8）、remove()刪除節(jié)點(diǎn)
前面已經(jīng)定義了用于獲取節(jié)點(diǎn)的getNode()函數(shù)，所以remove()函數(shù)只需要進(jìn)行指針移動(dòng)操作。
將所要?jiǎng)h除的節(jié)點(diǎn)的直接前驅(qū)節(jié)點(diǎn)和直接后繼節(jié)點(diǎn)相連：
template<class P>
void DoubleLinkedList<P>::remove(int index) {
?? ?// 保證索引有意義
?? ?if ((index < (this->size()-1)) && (index>0)) {
?? ??? ?Node<P> *node = this->getNode(index);
?? ??? ?Node<P> *pre = node->pre;
?? ??? ?Node<P> *next = node->next;
?? ??? ?pre->next = next;
?? ??? ?next->pre = pre;
?? ?}
}（9）traversal()遍歷鏈表函數(shù)
雖然可以從雙向鏈表的任一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始遍歷整個(gè)鏈表，但是下面的實(shí)現(xiàn)依舊是從頭結(jié)點(diǎn)開始的，循環(huán)的結(jié)束依舊是指向空指針：
template<class P>
void DoubleLinkedList<P>::traversal() {
?? ?if (!isEmpty()) {
?? ??? ?Node<P> *current = head;
?? ??? ?while (current)
?? ??? ?{
?? ??? ??? ?cout << current->getData() << endl;
?? ??? ??? ?current = current->next;
?? ??? ?}
?? ?}
}?到此這篇關(guān)于C++實(shí)現(xiàn)雙向鏈表代碼分析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++雙向鏈表內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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