用C#学习数据结构之链表
单链表的定义
链表是用一组任意的存储单元来存储线性表中的数据元素（这组存储单元可以是连续的，也可以是不连续的）。那么，怎么表示两个数据元素逻辑上的相邻关系呢？即如何表示数据元素之间的线性关系呢？为此，在存储数据元素时，除了存储数据元素本身的信息外，还要存储与它相邻的数据元素的存储地址信息。这两部分信息组成该数据元素的存储映像(Image)，称为结点(Node)。把存储据元素本身信息的域叫结点的数据域(Data Domain)，把存储与它相邻的数据元素的存储地址信息的域叫结点的引用域(Reference Domain)。因此，线性表通过每个结点的引用域形成了一根“链条”，这就是“链表”名称的由来。
如果结点的引用域只存储该结点直接后继结点的存储地址，则该链表叫单链表(Singly Linked List)。把该引用域叫next。单链表结点的结构如图所示，图中data表示结点的数据域。
单链表的结点结构
单链表结点类的实现
1 public class Node<T> 2 { 3 private T data; //数据域 4 private Node<T> next; //引用域 5 //构造器 6 public Node(T val, Node<T> p) 7 { 8 data = val; 9 next = p; 10 } 11 //构造器 12 public Node(Node<T> p) 13 { 14 next = p; 15 } 16 //构造器 17 public Node(T val) 18 { 19 data = val; 20 next = null; 21 } 22 //构造器 23 public Node() 24 { 25 data = default(T); 26 next = null; 27 } 28 29 //数据域属性 30 public T Data 31 { 32 get 33 { 34 return data; 35 } 36 set 37 { 38 data = value; 39 } 40 } 41 //引用域属性 42 public Node<T> Next 43 { 44 get 45 { 46 return next; 47 } 48 set 49 { 50 next = value; 51 } 52 } 53 }
链式存储结构
通常，我们把链表画成用箭头相连接的结点的序列，结点间的箭头表示引用域中存储的地址
单链表类LinkList<T>的实现说明如下所示
1 public class LinkList<T> : IListDS<T> 2 { 3 private Node<T> head; //单链表的头引用 4 //头引用属性 5 public Node<T> Head 6 { 7 get 8 { 9 return head; 10 } 11 set 12 { 13 head = value; 14 } 15 } 16 //构造器 17 public LinkList() 18 { 19 head = null; 20 } 21 //求单链表的长度 22 public int GetLength() 23 { 24 Node<T> p = head; 25 int len = 0; 26 while (p != null) 27 { 28 ++len; 29 p = p.Next; 30 } 31 return len; 32 } 33 34 //清空单链表 35 public void Clear() 36 { 37 head = null; 38 } 39 //判断单链表是否为空 40 public bool IsEmpty() 41 { 42 if (head == null) 43 { 44 return true; 45 } 46 else 47 { 48 return false; 49 } 50 } 51 //在单链表的末尾添加新元素 52 public void Append(T item) 53 { 54 Node<T> q = new Node<T>(item); 55 Node<T> p = new Node<T>(); 56 if (head == null) 57 { 58 head = q; 59 return; 60 } 61 p = head; 62 while (p.Next != null) 63 { 64 p = p.Next; 65 } 66 p.Next = q; 67 } 68 //在单链表的第i个结点的位置前插入一个值为item的结点 69 public void Insert(T item, int i) 70 { 71 if (IsEmpty() || i < 1) 72 { 73 Console.WriteLine("List is empty or Position is error!"); 74 return; 75 } 76 if (i == 1) 77 { 78 Node<T> q = new Node<T>(item); 79 q.Next = head; 80 head = q; 81 return; 82 } 83 Node<T> p = head; 84 Node<T> r = new Node<T>(); 85 int j = 1; 86 while (p.Next != null && j < i) 87 { 88 r = p; 89 p = p.Next; 90 ++j; 91 } 92 if (j == i) 93 { 94 Node<T> q = new Node<T>(item); 95 q.Next = p; 96 r.Next = q; 97 } 98 } 99 //在单链表的第i个结点的位置后插入一个值为item的结点 100 public void InsertPost(T item, int i) 101 { 102 if (IsEmpty() || i < 1) 103 { 104 Console.WriteLine("List is empty or Position is error!"); 105 return; 106 } 107 if (i == 1) 108 { 109 Node<T> q = new Node<T>(item); 110 q.Next = head.Next; 111 head.Next = q; 112 return; 113 } 114 Node<T> p = head; 115 int j = 1; 116 while (p != null && j < i) 117 { 118 p = p.Next; 119 ++j; 120 } 121 if (j == i) 122 { 123 Node<T> q = new Node<T>(item); 124 q.Next = p.Next; 125 p.Next = q; 126 } 127 } 128 //删除单链表的第i个结点 129 public T Delete(int i) 130 { 131 if (IsEmpty() || i < 0) 132 { 133 Console.WriteLine("Link is empty or Position is error!"); 134 return default(T); 135 } 136 Node<T> q = new Node<T>(); 137 if (i == 1) 138 { 139 q = head; 140 head = head.Next; 141 return q.Data; 142 } 143 Node<T> p = head; 144 int j = 1; 145 while (p.Next != null && j < i) 146 { 147 ++j; 148 q = p; 149 p = p.Next; 150 } 151 if (j == i) 152 { 153 q.Next = p.Next; 154 return p.Data; 155 } 156 else 157 { 158 Console.WriteLine("The ith node is not exist!"); 159 return default(T); 160 } 161 } 162 //获得单链表的第i个数据元素 163 public T GetElem(int i) 164 { 165 if (IsEmpty()) 166 { 167 Console.WriteLine("List is empty!"); 168 return default(T); 169 } 170 Node<T> p = new Node<T>(); 171 p = head; 172 int j = 1; 173 while (p.Next != null && j < i) 174 { 175 ++j; 176 p = p.Next; 177 } 178 if (j == i) 179 { 180 return p.Data; 181 } 182 else 183 { 184 Console.WriteLine("The ith node is not exist!"); 185 return default(T); 186 } 187 } 188 189 //在单链表中查找值为value的结点 190 public int Locate(T value) 191 { 192 if (IsEmpty()) 193 { 194 Console.WriteLine("List is Empty!"); 195 return -1; 196 } 197 Node<T> p = new Node<T>(); 198 p = head; 199 int i = 1; 200 while (!p.Data.Equals(value) && p.Next != null) 201 { 202 p = p.Next; 203 ++i; 204 } 205 return i; 206 } 207 }
