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C++中單鏈表的建立與基本操作

 更新時(shí)間:2013年10月14日 09:54:32   作者:  
以下是對(duì)C++中單鏈表的建立與基本操作進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,需要的朋友可以過(guò)來(lái)參考下,希望對(duì)大家有所幫助

準(zhǔn)備數(shù)據(jù)

準(zhǔn)備在鏈表操作中需要用到的變量及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

示例代碼如下:

復(fù)制代碼 代碼如下:

struct Data   //數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)類(lèi)型
{
 string key;  //關(guān)鍵字
 string name;
 int age;
};
struct CLType  //定義鏈表結(jié)構(gòu)
{
 Data nodeData;
 Data *nextNode;
};

定義了鏈表數(shù)據(jù)元素的類(lèi)型Data以及鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)CLType。結(jié)點(diǎn)的具體數(shù)據(jù)保存在一個(gè)結(jié)構(gòu)Data中,而指針nextNode用來(lái)指向下一個(gè)結(jié)點(diǎn)。

我們可以認(rèn)為,該鏈表是一個(gè)班級(jí)學(xué)生的記錄,其中key表示學(xué)號(hào),name為學(xué)生的名字,age為年齡。

追加結(jié)點(diǎn)

追加結(jié)點(diǎn)就是在鏈表末尾增加一個(gè)結(jié)點(diǎn)。表尾結(jié)點(diǎn)的地址部分原來(lái)保存的是空地址NULL,此時(shí)需要將其設(shè)置為新增結(jié)點(diǎn)的地址(即原表尾結(jié)點(diǎn)指向新增結(jié)點(diǎn)),然后將新增節(jié)點(diǎn)的地址部分設(shè)置為空地址NULL,即新增結(jié)點(diǎn)為表尾。

由于一般情況下,鏈表只有一個(gè)頭指針head,要在末尾添加結(jié)點(diǎn)就需要從頭指針head開(kāi)始逐個(gè)檢查,直到找到最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)(即表尾)。

追加結(jié)點(diǎn)的操作步驟如下:

(1)首先分配內(nèi)存地址,保存新增結(jié)點(diǎn)。

(2)從頭指針head開(kāi)始逐個(gè)檢查,直到找到最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)(即表尾)。

(3)將表尾結(jié)點(diǎn)的地址設(shè)置為新增結(jié)點(diǎn)的地址。

(4)將新增結(jié)點(diǎn)的地址部分設(shè)置為空地址NULL,即新增結(jié)點(diǎn)成為表尾。

示例代碼如下:

復(fù)制代碼 代碼如下:

CLType * CLAddEnd(CLType *head,Data nodeData)
{
 CLType *node,*htemp;
 if(!(node = new CLType))
 {
  cout<<"分配內(nèi)存失?。?<<endl;  //分配內(nèi)存失敗
  return NULL;
 }
 else
 {
  node->nodeData = nodeData;   //保存結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)
  node->nextNode = NULL;     //設(shè)置結(jié)點(diǎn)指針為空,即作為表尾
  if(head == NULL)      //當(dāng)鏈表是空表的時(shí)候
  {
   head = node;
   return head;
  }
  htemp = head;
  while(htemp->nextNode != NULL)   //查找鏈表的末尾
  {
   htemp = htemp->nextNode; 
  }
  htemp->nextNode = node;
  return head;
 }

}

輸入?yún)?shù)head為鏈表頭指針,輸入?yún)?shù)nodeData為結(jié)點(diǎn)保存的數(shù)據(jù)。程序中,使用new關(guān)鍵字申請(qǐng)動(dòng)態(tài)空間,如果內(nèi)分配成功,node中將保存指向該內(nèi)存區(qū)域的指針。

然后,將傳入的nodeData保存到申請(qǐng)的內(nèi)存區(qū)域,并設(shè)置該結(jié)點(diǎn)指向下一結(jié)點(diǎn)的指針值為NULL。

插入頭結(jié)點(diǎn)

插入頭結(jié)點(diǎn)就是在鏈表首部添加結(jié)點(diǎn)的過(guò)程,和在表尾插入結(jié)點(diǎn)相反,這個(gè)操作是在表頭上插入結(jié)點(diǎn),作為頭結(jié)點(diǎn)。

插入頭結(jié)點(diǎn)的步驟如下:

(1)首先分配內(nèi)存,保存新增的結(jié)點(diǎn)。

(2)使新增姐弟那指向頭指針head所指向的結(jié)點(diǎn)

(3)然后使頭指針head指向新增結(jié)點(diǎn)

示例代碼如下:

復(fù)制代碼 代碼如下:

CLType *CLAddFirst(CLType *head,Data nodeData)
{
 CLType *node;
 if(!(node = new CLType))
 {
  cout<<"分配內(nèi)存失敗"<<endl;
  return NULL;
 }
 else
 {
  node->nodeData = nodeData;  //保存結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)
  node->nextNode = head;  //指向頭指針?biāo)赶虻闹羔?
  head = node;   //頭指針指向新增結(jié)點(diǎn)
  return head;
 }
}

輸入?yún)?shù)head為鏈表頭指針,輸入?yún)?shù)nodeData為結(jié)點(diǎn)中保存的數(shù)據(jù)。程序中首先使用new關(guān)鍵字申請(qǐng)一個(gè)新的保存結(jié)點(diǎn)的內(nèi)存空間,如果申請(qǐng)成功,node中將保存指向該內(nèi)存區(qū)域的指針。

然后,將傳入的nodeData保存到申請(qǐng)的內(nèi)存區(qū)域中,并使新增的結(jié)點(diǎn)指向頭指針head所指向的結(jié)點(diǎn),然后設(shè)置頭指針head重新指向新增結(jié)點(diǎn)。

查找結(jié)點(diǎn)

查找結(jié)點(diǎn)就是在鏈表結(jié)構(gòu)中查找需要的元素。對(duì)于鏈表結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),一般可以分為按照結(jié)點(diǎn)序號(hào)查找和按照關(guān)鍵字查詢(xún)兩類(lèi)。

按照結(jié)點(diǎn)序號(hào)查詢(xún)

即查詢(xún)鏈表中的第多少個(gè)結(jié)點(diǎn),其示例代碼如下:

復(fù)制代碼 代碼如下:

CLType *CLFindNodeNum(CLType *head,int k)
{
 CLType *htemp;
 int i = 1;
 htemp = head;      //保存鏈表頭指針
          for(i = 1;i<k&&htemp;i++)     //找到該結(jié)點(diǎn)
          {
        htemp = htemp->nextNode;
         }
          return htemp;      //返回指向第k個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針
}

輸入?yún)?shù)head為鏈表頭指針,輸入?yún)?shù)k為要查詢(xún)的結(jié)點(diǎn)的序號(hào)。通過(guò)序號(hào)進(jìn)行多次循環(huán),獲得指向該結(jié)點(diǎn)的指針,然后返回指針。

按照關(guān)鍵字查詢(xún)

即根據(jù)鏈表中結(jié)點(diǎn)的某一個(gè)關(guān)鍵字進(jìn)行查詢(xún),我們以查詢(xún)學(xué)生的姓名(name)為例,其示例代碼如下:

復(fù)制代碼 代碼如下:

CLType *CLFindNodeKey(CLType *head,string name)
{
 CLType * htemp;
 htemp = head;       //保存鏈表頭指針
 while(htemp)
 {
  if(htemp->nodeData.name == name) //當(dāng)結(jié)點(diǎn)關(guān)鍵字和傳入關(guān)鍵字相同
  {
   return htemp;    //返回該結(jié)點(diǎn)指針
  }
  htemp = htemp->nextNode;
 }
 return NULL;
}

輸入?yún)?shù)head為鏈表頭指針,輸入?yún)?shù)name為要查詢(xún)的同學(xué)的姓名。遍歷查詢(xún)所有的同學(xué)的姓名,當(dāng)有結(jié)點(diǎn)的姓名與所查詢(xún)的姓名相同的時(shí)候,則返回該結(jié)點(diǎn)的指針。

插入結(jié)點(diǎn)

插入結(jié)點(diǎn)就是在鏈表中間部分的位置增加一個(gè)結(jié)點(diǎn)。

插入結(jié)點(diǎn)的步驟如下:

(1)分配內(nèi)存空間,保存新增的結(jié)點(diǎn)。

(2)找到要插入的邏輯位置,也就是找到插在那個(gè)結(jié)點(diǎn)的后面。

(3)修改插入位置結(jié)點(diǎn)的指針,使其指向新增結(jié)點(diǎn),而使新增結(jié)點(diǎn)指向原插入位置所指向的結(jié)點(diǎn)。

示例代碼如下:

復(fù)制代碼 代碼如下:

CLType *CLInsertNode(CLType *head,int k,Data nodeData)
{
 CLType *node,*nodetemp;
 if(!(node = new CLType))    //申請(qǐng)結(jié)點(diǎn)
 {
  cout<<"申請(qǐng)內(nèi)存失敗"<<endl;
  return NULL;
 }
 else
 {
  node->nodeData = nodeData;  //保存結(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)
  nodetemp=CLFindNodeNum(head,k-1);//通過(guò)按照結(jié)點(diǎn)序號(hào)查找函數(shù)找到插入點(diǎn)前一個(gè)結(jié)點(diǎn)(關(guān)鍵結(jié)點(diǎn))
  if(nodetemp)
  {
   node->nextNode = nodetemp->nextNode;//插入的結(jié)點(diǎn)指向關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)
   nodetemp->nextNode = node;    //關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)指向插入點(diǎn)
  }
  else
  {
   cout<<"沒(méi)有找到正確的插入位置"<<endl;
   delete node;
  }
 }
 return head;      //返回頭指針
}

輸入?yún)?shù)head為鏈表頭指針,輸入?yún)?shù)findkey為鏈表中進(jìn)行查找的結(jié)點(diǎn)關(guān)鍵字,找到該結(jié)點(diǎn)后將在該結(jié)點(diǎn)后面添加結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù),nodeData為新增結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。程序中首先使用new申請(qǐng)結(jié)點(diǎn)空間,然后調(diào)用CLFindNodeNum函數(shù)查找指向結(jié)點(diǎn),然后執(zhí)行插入操作。

刪除結(jié)點(diǎn)

刪除結(jié)點(diǎn)就是將鏈表中的某個(gè)結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)刪除,并不影響其位置前后的結(jié)點(diǎn)。

刪除結(jié)點(diǎn)操作的步驟如下:

(1)查找需要?jiǎng)h除的結(jié)點(diǎn)。

(2)使前一結(jié)點(diǎn)指向當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的下一結(jié)點(diǎn)。

(3)刪除該結(jié)點(diǎn)

刪除結(jié)點(diǎn)可以通過(guò)結(jié)點(diǎn)的序號(hào)確定要?jiǎng)h除的結(jié)點(diǎn),當(dāng)然也可以通過(guò)結(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵字確定要?jiǎng)h除的結(jié)點(diǎn)。

我們以通過(guò)關(guān)鍵字刪除結(jié)點(diǎn)為例,示例代碼如下:

復(fù)制代碼 代碼如下:

int CLDeleteNode(CLType *head,string name)
{
 CLType *node,*htemp;    //node用于刪除結(jié)點(diǎn)的前一個(gè)結(jié)點(diǎn)
 htemp = head;
 node =  head;
 while(htemp)
 {
  if(htemp->nodeData.name == name)//找到關(guān)鍵字,執(zhí)行刪除操作
  {
   node->nextNode = htemp->nextNode;//使前一結(jié)點(diǎn)指向當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的下一結(jié)點(diǎn)
   delete htemp;     //釋放該結(jié)點(diǎn)的空間(即,刪除了結(jié)點(diǎn))
   return 1;
  }
  else
  {
   node = htemp;     //指向當(dāng)前節(jié)點(diǎn)
   htemp = htemp->nextNode;  //指向下一個(gè)結(jié)點(diǎn)
  }
 }
  return 0;        //刪除失敗
}

head為鏈表頭指針,輸入?yún)?shù)name表示要?jiǎng)h除的同學(xué)的姓名。程序中,通過(guò)一個(gè)循環(huán),按關(guān)鍵字在整個(gè)鏈表中查找要?jiǎng)h除的結(jié)點(diǎn)。如果找到被刪除的結(jié)點(diǎn),則設(shè)置上一結(jié)點(diǎn)(node指針?biāo)附Y(jié)點(diǎn))指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)(h指針?biāo)附Y(jié)點(diǎn))的下一個(gè)結(jié)點(diǎn),即在邏輯上將該結(jié)點(diǎn)刪除,然后對(duì)該結(jié)點(diǎn)執(zhí)行delete操作,釋放結(jié)點(diǎn)占用的內(nèi)存空間,即在物理上將其刪除。

計(jì)算鏈表長(zhǎng)度

計(jì)算鏈表長(zhǎng)度也就是統(tǒng)計(jì)鏈表中結(jié)點(diǎn)的數(shù)量。順序表中計(jì)算鏈表長(zhǎng)度比較方便,但在鏈表中鏈表的長(zhǎng)度卻需要通過(guò)遍歷鏈表來(lái)獲得,因?yàn)殒湵碓谖锢砩喜皇沁B續(xù)存儲(chǔ)的。

示例代碼如下:

復(fù)制代碼 代碼如下:

int CLLength(CLType *head)
{
 CLType *htemp;
 int Len = 0;
 htemp = head;
 while(htemp)       //遍歷整個(gè)數(shù)組
 {
  Len++;        //累加結(jié)點(diǎn)的數(shù)量
  htemp = htemp->nextNode;    //處理下一個(gè)結(jié)點(diǎn)
 }
 return Len;
}

參數(shù)head是鏈表的頭指針,程序中通過(guò)while來(lái)遍歷指針,Len作為計(jì)數(shù)器,通過(guò)記錄循環(huán)的次數(shù),來(lái)獲得鏈表的長(zhǎng)度,當(dāng)指針為NULL時(shí)截止,然后返回計(jì)數(shù)器的值。

顯示所有結(jié)點(diǎn)

遍歷所有的結(jié)點(diǎn),并輸出。

復(fù)制代碼 代碼如下:

void CLAllNode(CLType *head)
{
 CLType *htemp;
 htemp = head;
 while(htemp)       //遍歷整個(gè)數(shù)組
 {
  nodeData = htemp->nodeData;   //獲取結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)
  cout<<"key:"<<nodeData.key<<",name:"<<nodeData.name<<",age:"<<nodeData.age<<endl;
  htemp = htemp->nextNode;    //處理下一個(gè)結(jié)點(diǎn)
 }
}

輸出結(jié)點(diǎn)的函數(shù),沒(méi)有返回值,所有定義為void。每次都通過(guò)CLType類(lèi)型的結(jié)點(diǎn)獲得其nodeData的值

鏈表操作完整示例

完整示例的代碼比較長(zhǎng),要耐心看哈……  :)

復(fù)制代碼 代碼如下:

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
struct Data   //數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)類(lèi)型
{
 string key;  //關(guān)鍵字
 string name;
 int age;
};
struct CLType          //定義鏈表結(jié)構(gòu)
{
 Data nodeData;
 CLType *nextNode;
};
CLType * CLAddEnd(CLType *head,Data nodeData)
{
 CLType *node,*htemp;
 if(!(node = new CLType))
 {
  cout<<"分配內(nèi)存失??!"<<endl;  //分配內(nèi)存失敗
  return NULL;
 }
 else
 {
  node->nodeData = nodeData;         //保存結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)
  node->nextNode = NULL;   //設(shè)置結(jié)點(diǎn)指針為空,即作為表尾
  if(head == NULL)   //當(dāng)鏈表是空表的時(shí)候
  {
   head = node;
   return head;
  }
  htemp = head;
  while(htemp->nextNode != NULL) //查找鏈表的末尾
  {
   htemp = htemp->nextNode; 
  }
  htemp->nextNode = node;
  return head;
 }

}
CLType *CLAddFirst(CLType *head,Data nodeData)
{
 CLType *node;
 if(!(node = new CLType))
 {
  cout<<"分配內(nèi)存失敗"<<endl;
  return NULL;
 }
 else
 {
  node->nodeData = nodeData;  //保存結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)
  node->nextNode = head;  //指向頭指針?biāo)赶虻闹羔?
  head = node;   //頭指針指向新增結(jié)點(diǎn)
  return head;
 }
}
CLType *CLFindNodeNum(CLType *head,int k)
{
 CLType *htemp;
 int i = 1;
 htemp = head;    //保存鏈表頭指針
    for(i = 1;i<k&&htemp;i++)   //找到該結(jié)點(diǎn)
    {
     htemp = htemp->nextNode;
    }
    return htemp;     //返回指向第k個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針
}
CLType *CLFindNodeName(CLType *head,string name)
{
 CLType * htemp;
 htemp = head;    //保存鏈表頭指針
 while(htemp)
 {
  if(htemp->nodeData.name == name) //當(dāng)結(jié)點(diǎn)關(guān)鍵字和傳入關(guān)鍵字相同
  {
   return htemp;  //返回該結(jié)點(diǎn)指針
  }
  htemp = htemp->nextNode;
 }
 return NULL;
}
CLType *CLInsertNode(CLType *head,int k,Data nodeData)
{
 CLType *node,*nodetemp;
 if(!(node = new CLType))   //申請(qǐng)結(jié)點(diǎn)
 {
  cout<<"申請(qǐng)內(nèi)存失敗"<<endl;
  return NULL;
 }
 else
 {
  node->nodeData = nodeData;  //保存結(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)
  nodetemp=CLFindNodeNum(head,k-1);    //通過(guò)按照結(jié)點(diǎn)序號(hào)查找函數(shù)找到插入點(diǎn)前一個(gè)結(jié)點(diǎn)(關(guān)鍵結(jié)點(diǎn))
  if(nodetemp)
  {
   node->nextNode = nodetemp->nextNode;  //插入的結(jié)點(diǎn)指向關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)
   nodetemp->nextNode = node;    //關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)指向插入點(diǎn)
  }
  else
  {
   cout<<"沒(méi)有找到正確的插入位置"<<endl;
   delete node;
  }
 }
 return head;      //返回頭指針
}
int CLDeleteNode(CLType *head,string name)
{
 CLType *node,*htemp;    //node用于刪除結(jié)點(diǎn)的前一個(gè)結(jié)點(diǎn)
 htemp = head;
 node =  head;
 while(htemp)
 {
  if(htemp->nodeData.name == name)             //找到關(guān)鍵字,執(zhí)行刪除操作
  {
   node->nextNode = htemp->nextNode;  //使前一結(jié)點(diǎn)指向當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的下一結(jié)點(diǎn)
   delete htemp;   //釋放該結(jié)點(diǎn)的空間(即,刪除了結(jié)點(diǎn))
   return 1;
  }
  else
  {
   node = htemp;   //指向當(dāng)前節(jié)點(diǎn)
   htemp = htemp->nextNode;  //指向下一個(gè)結(jié)點(diǎn)
  }
 }
  return 0;     //刪除失敗
}
int CLLength(CLType *head)
{
 CLType *htemp;
 int Len = 0;
 htemp = head;
 while(htemp)     //遍歷整個(gè)數(shù)組
 {
  Len++;     //累加結(jié)點(diǎn)的數(shù)量
  htemp = htemp->nextNode;    //處理下一個(gè)結(jié)點(diǎn)
 }
 return Len;
}
void CLAllNode(CLType *head)
{
 CLType *htemp;
 Data nodeData;
 htemp = head;
 cout<<"鏈表長(zhǎng)度為:"<<CLLength(head)<<endl;
 while(htemp)     //遍歷整個(gè)數(shù)組
 {
  nodeData = htemp->nodeData;   //獲取結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)
  cout<<"key:"<<nodeData.key<<",name:"<<nodeData.name<<",age:"<<nodeData.age<<endl;
  htemp = htemp->nextNode;    //處理下一個(gè)結(jié)點(diǎn)
 }
}
int main()
{
 CLType *node,*head = NULL;
 Data nodeData;
 string name;
 int k;
 cout<<"請(qǐng)先輸入鏈表中的數(shù)據(jù),格式為:學(xué)號(hào),姓名,年齡(年齡為0時(shí)停止輸入)"<<endl;
 while(1)
 {
  cin>>nodeData.key>>nodeData.name>>nodeData.age;
  if(nodeData.age==0)break;
  head=CLAddEnd(head,nodeData);  //在鏈表的尾部添加結(jié)點(diǎn)
 }
 CLAllNode(head);     //顯示所有的結(jié)點(diǎn)
 //演示在頭部插入數(shù)據(jù)
 cout<<"請(qǐng)輸入一個(gè)結(jié)點(diǎn),并在鏈表的頭部插入"<<endl;
 cin>>nodeData.key>>nodeData.name>>nodeData.age;
 head=CLAddFirst(head,nodeData);
 CLAllNode(head);
 //演示在中間位置插入一個(gè)數(shù)據(jù)
 cout<<"請(qǐng)輸入一個(gè)在鏈表內(nèi)部插入的結(jié)點(diǎn):"<<endl;
 cin>>nodeData.key>>nodeData.name>>nodeData.age;
 cout<<"請(qǐng)輸入插入點(diǎn)的位置:";
 cin>>k;
 head=CLInsertNode(head,k,nodeData);
 CLAllNode(head); 
 //演示按照序號(hào)查詢(xún)數(shù)據(jù)
 cout<<"請(qǐng)輸入按照結(jié)點(diǎn)查詢(xún)的一個(gè)結(jié)點(diǎn)序號(hào):";
 cin>>k;
 node=CLFindNodeNum(head,k);
 cout<<"您所查詢(xún)的結(jié)點(diǎn)是:"<<endl;
 cout<<"key:"<<node->nodeData.key<<",name:"<<node->nodeData.name<<",age:"<<node->nodeData.age<<endl;
 //演示按照姓名查詢(xún)數(shù)據(jù)
 cout<<"請(qǐng)輸入一個(gè)按照姓名查詢(xún)的一個(gè)同學(xué)的姓名:";
 cin>>name;
 node=CLFindNodeName(head,name);
 cout<<"您所查詢(xún)的結(jié)點(diǎn)是:"<<endl;
 cout<<"key:"<<node->nodeData.key<<",name:"<<node->nodeData.name<<",age:"<<node->nodeData.age<<endl;
 //演示刪除數(shù)據(jù)信息
 cout<<"請(qǐng)輸入結(jié)點(diǎn)中的一個(gè)同學(xué)中的名字,系統(tǒng)會(huì)刪除他的信息:";
 cin>>name;
 if(CLDeleteNode(head,name))cout<<"數(shù)據(jù)刪除成功!"<<endl;
 CLAllNode(head);
 return 0;
}

程序運(yùn)行結(jié)果示例:

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