详解C++中链表的基本操作

利用链表操作实现的链表数据管理系统：

#include<iostream>
#include "myfun.h"
using namespace std;
enum Status{
	OK = true,
	ERROR = false
};
typedef struct LNode{
	int data;
	LNode* next;	
}L,*LinkList;
Status Print_LS(LinkList L);
Status Create_LS(LinkList L,const int N);
void Init_L(LinkList L);
Status Insert_LS(LinkList& L,const int i);
Status Delete_LS(LinkList& L,const int i);
Status Search_LS(LinkList L,const int data,int& e);
Status Change_LS(LinkList& L,const int data1,const int data2);
 
int main(void){
	cout << "程序规则如下：" << endl;
	cout << "1.链表值为1~100之间的随机数" << endl;
	cout << "2.输入show：则输出链表" << endl;
	cout << "3.输入insert i：则在i下标后插入一个随机数" << endl;
	cout << "4.输入delete i：则删除第i个元素（注意不是下标）" << endl;
	cout << "5.输入search n：则输出n在链表中的下标" << endl;
	cout << "6.输入change m n：则将链表中的元素m改为n" << endl;
	srand(time(0));
	LinkList L = new LNode;
	Init_L(L);
	Create_LS(L,9);					//在初始节点后面插入 9 个节点 
	Print_LS(L);
	string str;
	cout << "请输入操作指令：";
	while (cin >> str){
		if (str == "show"){
			Print_LS(L);
			cout << "********************" << endl;
		}
		else if (str == "insert"){
			int i;cin >> i;
			if (Insert_LS(L,i)){
				cout << "insert OK" << endl;
				cout << "********************" << endl;
			}
			else{
				cout << "insert fail!" << endl;
				cout << "********************" << endl;
			}
		}
		else if (str == "delete"){
			int i;cin >> i;
			if (Delete_LS(L,i)){
				cout << "delete OK" << endl;
			}
			else{
				cout << "delete fail!" << endl;
			}
		}
		else if (str == "search"){
			int data,e;
			cin >> data;
			if (Search_LS(L,data,e)){
				cout << "search OK!\nThe Index: " << e << endl;
			}
			else{
				cout << "search fail!" << endl;
			}
			cout << "********************" << endl;
		}
		else if (str == "change"){
			int data1,data2;
			cin >> data1 >> data2;
			if (Change_LS(L,data1,data2)){
				cout << "change OK" << endl;
			}
			else {
				cout << "change fail!" << endl;
			}
			cout << "********************" << endl;
		}
		cout << "请输入操作指令："; 
	}
	return 1;
};
 
 
 
void Init_L(LinkList L){
	L->data = randint(1,100);
	L->next = NULL;
}
Status Print_LS(LinkList L){
	LinkList p = L;
	int i = 0;
	cout << "元素：";
	while (p){
		i++;
		printf("%-3d",p->data);
		p = p->next;
	}
	cout << endl;
	cout << "索引：";
	for (int j=0;j<i;j++){
		printf("%-3d",j);
	}
	cout << endl;
	cout << "序号：";
	for (int j=0;j<i;j++){
		printf("%-3d",j+1);
	}
	cout << endl;
	return OK;
}
Status Search_LS(LinkList L,const int data,int& e){		//寻找第一个出现data的下标 
	int i = 0;
	LinkList cur = L;
	while (cur){
		if (cur->data == data){
			break;
		}
		i++;
		cur = cur->next;
	}
	if (!cur){
		return ERROR;
	}
	e = i;
	return OK; 
}
Status Create_LS(LinkList L,const int N){
	LinkList p,cur;
    p = L;
	cur = L;
	cout << "随机生成链表成功！" << endl;
	for (int i=0;i<N;i++){
		p = new LNode;
		p->data = randint(1,100);
		cur->next = p;
		cur = p;
	}
	if (cur == NULL){
		return ERROR;
	}
	p->next = NULL;
	return OK;
}
Status Insert_LS(LinkList& L,const int i){
	int j = 0;
	LinkList cur = L;
	if (i < 1){
		LinkList newL = new LNode;
		Init_L(newL);
		newL->next = L;
		L = newL;
		return OK;
	}
	while (j < i-1 && cur->next){
		cur = cur->next;
		j++;
	}
	LinkList newL = new LNode;
	Init_L(newL);
	newL->next = cur->next;
	cur->next = newL;
	return OK;
}
Status Delete_LS(LinkList& L,const int i){
	int j = 0;
	LinkList cur = L;
	if (i < 1){
		return ERROR;
	}
	else if(i == 1){
		L = cur->next;
		delete cur;
		return OK;
	}
	while (j < i-2){
		if (!(cur->next->next)){			//一个神奇的判断越界魔法代码<(￣︶￣)↗ 
			return ERROR;
		}
		cur = cur->next;
		j++;
	}
	LinkList delCur = cur->next;
	cur->next = delCur->next;
	delete delCur;
	return OK;
}
Status Change_LS(LinkList& L,const int data1,const int data2){
	LinkList cur = L;
	while (cur){
		if (cur->data == data1){
			cur->data = data2;				//改 
			return OK;
		}
	}
	return ERROR;
}
 
 

myfun.h头文件往下翻 👇👇👇

以上为项目完整代码，是不是很简单呢？（doge）🐕🐕🐕

★★★★★★下面进行解析： 

---

★☆☆☆☆☆一、链表的创建

初始化代码省略.

Status Create_LS(LinkList L,const int N){
	LinkList p,cur;                            //用双指针进行动态分配
	cur = L;            
	cout << "随机生成链表成功！" << endl;   
	for (int i=0;i<N;i++){
		p = new LNode;                          //用p创建一个新的指针
		p->data = randint(1,100);               //初始化新节点的值[1,100]
		cur->next = p;                          //让链表最后一个节点指向新的节点
		cur = p;                                //更新链表最后一个节点
	}
	if (cur == NULL){                           //这段代码没用可以不写
		return ERROR;
	}
	p->next = NULL;                              //最后一个节点指向空代表结束
	return OK;
}

---

 ☆★☆☆☆☆二、链表的打印

Status Print_LS(LinkList L){
	LinkList p = L;
	int i = 0;                            //累加器用于求链表中元素数量
	cout << "元素：";
	while (p){                            //只要指针不为空就打印
		i++;
		printf("%-3d",p->data);
		p = p->next;                      //指针指向下一个链表节点
	}
	cout << endl;
	cout << "索引：";                     //格式化输出打印索引
	for (int j=0;j<i;j++){
		printf("%-3d",j);
	}
	cout << endl;
	cout << "序号：";                     //格式化输出打印序号
	for (int j=0;j<i;j++){
		printf("%-3d",j+1);
	}
	cout << endl;
	return OK;                           //返回状态（成功）
}

---

☆☆★☆☆☆三、链表的查找 

Status Search_LS(LinkList L,const int data,int& e){		//寻找第一个出现data的下标
	int i = 0;                                //i先记录为元素索引
	LinkList cur = L;                         //指针指向头节点
	while (cur){
		if (cur->data == data){               //只要找到要查找的元素就退出循环
			break;
		}
		i++;                                  //没有找到下标增加
		cur = cur->next;                      //指针指向下一个节点元素
	}                                           
	if (!cur){
		return ERROR;                         //如果找了一圈指针最后指向空说明没有找到
	}                                         //所以返回错误
	e = i;
	return OK;                                //没有错误就是成功咯~
}

 不难看出，i 的下标和 cur 所指向的节点是同步增加的，即 i 就是 cur 所指向节点的下标

---

☆☆☆★☆☆四、链表的插入

Status Insert_LS(LinkList& L,const int i){    //在链表的第 i 个位置后插入新的节点
	int j = 0;                                //j开始时指向第一个节点的下标索引
	LinkList cur = L;                         //cur指向第一个节点
	if (i < 1){                               //如果要插入的节点在头节点的前面则单独处理
		LinkList newL = new LNode;            //在内存中分配一个新的节点用newL指向它
		Init_L(newL);                         //初始化新节点的数据
		newL->next = L;                       //头插法：新节点指向我们的头节点
		L = newL;                             //别忘记更改头节点，传入L指针的引用的作用
		return OK;                            //返回修改成功
	}
	while (j < i-1 && cur->next){             
  //不需要头插的情况，如果cur下一个节点为空（说明给的下标超过长
                                                        //度了，但是我们照样插入到最后面
		cur = cur->next;                      //指针指向下一个节点
		j++;                                  //j索引往后移动
	}                                         //循环结束cur指向需要插入的节点位置
	LinkList newL = new LNode;                //新建一个孤儿节点（因为此时它和链表无关）
	Init_L(newL);                             //初始化节点数据
	newL->next = cur->next;                   //新的节点指向我们要插入的节点的下一个节点
	cur->next = newL;                         //再让我们的节点指向新的节点，完成插入！
	return OK;                                //返回插入成功的状态->true
}

Tips:插入的时候要注意两种情况：

1.插在头节点前，则要更新我们的头节点，这里参数传入的是指针的引用就是为了这一步，否则函数会生成一个指针的副本，对指针进行的修改会失效（函数种传入指针只能够修改指针所指的地址的数据，而指针本身和传入普通变量一样都是副本)。

2.插入的位置超出我们的链表长度了，那么这时我们使用（cur->next）传入判断，如果为下一个是空节点就不继续往下走了，然后我们的指针会留在最后一个节点，直接插就完事了。

注意：这里实际上可以单独判断，然后返回ERROR来报错，但是我就不这么做了。

---

☆☆☆☆★☆五、链表的删除 

Status Delete_LS(LinkList& L,const int i){
	int j = 0;                              //老样子，j为第一个节点的下标
	LinkList cur = L;                       //老样子，链表指针指向第一个节点
	if (i < 1){
		return ERROR;                       //如果删除的位置非法，即<=0，返回错误
	}
	else if(i == 1){                        //如果删除的是头节点
		L = cur->next;                      //头节点往后移动一下就行
		delete cur;                         //同时也别忘记释放被删除的节点内存
		return OK;                          //返回删除成功
	}
	while (j < i-2){                        //i-1是要删除节点的下标，i-2为删除节点前节点
		if (!(cur->next->next)){			//一个神奇的判断越界魔法代码<(￣︶￣)↗ 
			return ERROR;                   //在纸上画出整个链表演算一遍你就明白了！！
		}
		cur = cur->next;                    //指针后移
		j++;                                //索引同步后移
	}
	LinkList delCur = cur->next;            //循环结束后cur的位置是删除节点的前节点
	                                        //delCur就是cur的下一个节点
    cur->next = delCur->next;               //让被删的前节点指向它的下一个节点
	delete delCur;                          //释放被删节点分配的内存
	return OK;                              //返回成功
}

 链表的删除就是，让被删的节点的前节点指向其下一个节点，从而让它从链表中剔除。

---

☆☆☆☆☆★六、链表的修改

Status Change_LS(LinkList& L,const int data1,const int data2){
	LinkList cur = L;                       //初始化cur，指向头节点
	while (cur){                            //如果cur指针不为空
		if (cur->data == data1){            //如果节点数据等于需要改的元素
			cur->data = data2;				//修改链表元素
			return OK;                      //返回成功并结束函数
		}
	}                                       //结束循环，cur指向NULL说明没找到
	return ERROR;                           //返回查找失败
}

---

其他定义与函数：

enum Status{                         //枚举型定义状态
	OK = true,                       //注意bool类型属于C++，C中可以用1/0来替代
	ERROR = false
};
 
            
typedef struct LNode{                //链表节点的定义
	int data;
	LNode* next;	
}L,*LinkList;                        //给指针型和节点型各起一个别名用来使用
 
 
void Init_L(LinkList L){             //给一个节点进行初始化
	L->data = randint(1,100);
	L->next = NULL;
}

---

 myfun.h头文件的代码：

#include<stdlib.h>                   //stdlib.h用来使用rand()生成随机数
#include<ctime>                      //时间库，用来在主函数中生成时间种子
#include<iostream>
int randint(int a,int b){            //相当于Python中random库中的randint(a,b)
	return rand()%(b-a+1)+a;         //返回一个在[a,b]范围内的整数
}

---

main函数主体：

int main(void){
//程序开始时输出提示
	cout << "程序规则如下：" << endl;
	cout << "1.链表值为1~100之间的随机数" << endl;
	cout << "2.输入show：则输出链表" << endl;
	cout << "3.输入insert i：则在i下标后插入一个随机数" << endl;
	cout << "4.输入delete i：则删除第i个元素（注意不是下标）" << endl;
	cout << "5.输入search n：则输出n在链表中的下标" << endl;
	cout << "6.输入change m n：则将链表中的元素m改为n" << endl;
 
/***生成一个时间种子来达到伪随机的效果***/
 
	srand(time(0));
 
	LinkList L = new LNode;         //为链表第一个数据分配空间
	Init_L(L);                      //初始化链表
	Create_LS(L,9);					//在初始节点后面插入 9 个随机生成值的节点 
	Print_LS(L);                    //先打印一遍我们随机生成的链表看看
	string str;                     //字符类存放输入的指令
	cout << "请输入操作指令：";
	while (cin >> str){             //一直输入除非EOF
		if (str == "show"){                                //根据输入的指令选择操作
			Print_LS(L);
			cout << "********************" << endl;
		}
		else if (str == "insert"){
			int i;cin >> i;
			if (Insert_LS(L,i)){
				cout << "insert OK" << endl;
				cout << "********************" << endl;
			}
			else{
				cout << "insert fail!" << endl;
				cout << "********************" << endl;
			}
		}
		else if (str == "delete"){
			int i;cin >> i;
			if (Delete_LS(L,i)){
				cout << "delete OK" << endl;
			}
			else{
				cout << "delete fail!" << endl;
			}
		}
		else if (str == "search"){
			int data,e;
			cin >> data;
			if (Search_LS(L,data,e)){
				cout << "search OK!\nThe Index: " << e << endl;
			}
			else{
				cout << "search fail!" << endl;
			}
			cout << "********************" << endl;
		}
		else if (str == "change"){
			int data1,data2;
			cin >> data1 >> data2;
			if (Change_LS(L,data1,data2)){
				cout << "change OK" << endl;
			}
			else {
				cout << "change fail!" << endl;
			}
			cout << "********************" << endl;
		}
		cout << "请输入操作指令："; 
	}
	return 1;
};

 以上就是C++中链表操作的基本内容了，实际上也可以用面向对象来实现，

但是一般选择结构体来实现较为便捷高效。