线性表之单链表C++实现

　　　　线性表之单链表

一、头文件：LinkedList.h

//单链表是用一组任意的存储单元存放线性表的元素，这组单元可以是连续的也可以是不连续的，甚至可以是零散分布在内存中的任意位置。
//单链表头文件
#include<iostream>
using namespace std;
//定义单链表结点-结构体类型
template<class DataType>
struct Node
{
　　//数据域，存放该结点的数据
　　DataType data;
　　//指针域，指向下一个结点
　　Node<DataType> *next;
};

template<class DataType>
class LinkedList{
public:
　　//单链表无参构造器
　　LinkedList();
　　//单链表有参构造器
　　LinkedList(DataType array[], int n);
　　LinkedList(int n, DataType array[]);
　　//单链表析构函数
　　~LinkedList();
　　//获取单链表的长度
　　int GetLength();
　　//查找单链表指定元素的序号
　　int GetLocal(DataType x);
　　//获取单链表指序号的元素
　　DataType GetElement(int index);
　　//单链表中在指定位置插入指定的元素
　　void Insert(int index, DataType x);
　　//在单链表中删除指定位置的元素
　　DataType Delete(int index);
　　//按序号输出单链表中的元素
　　void PrintLinkedList();

private :
　　//声明单链表的头指针
　　Node<DataType> *first;
};

//实现单链表的无参构造函数
template<class DataType>
LinkedList<DataType>::LinkedList()
{
　　first = new Node<DataType>;
　　first->next = NULL;
}

//头插法建立单链表
template<class DataType>
LinkedList<DataType>::LinkedList(int n,DataType array[])
{
　　//初始化一个空链表
　　first = new Node<DataType>;
　　first->next = NULL;
　　for (int i = 0; i < n; i++)
　　{
　　　　//为每一个数组元素都申请新结点
　　　　Node<DataType> *s = new Node<DataType>;
　　　　//数组元素赋值给结点数据域
　　　　s->data = array[i];
　　　　//将结点插入到头结点之前
　　　　s->next = first->next;
　　　　first->next = s;

　　}
}

//尾插法建立单链表
template<class DataType>
LinkedList<DataType>::LinkedList(DataType array[], int n)
{
　　//生成头结点
　　first = new Node<DataType>;
　　//定义尾结点
　　Node<DataType> *r = first;
　　for (int i = 0; i < n; i++)
　　{
　　　　//为每一个数组元素申请一个结点
　　　　Node<DataType> *s = new Node<DataType>;
　　　　//把数组元素赋值给结点的数据域
　　　　s->data = array[i];
　　　　//将每一个结点追加到终端结点之后
　　　　r->next = s;
　　　　r = s;
　　}
　　//尾结点尾NULL
　　r->next = NULL;
}

//实现单链表的析构函数
template<class DataType>
LinkedList<DataType>::~LinkedList()
{
　　//声明工作指针
　　Node<DataType> *q;
　　while (first != NULL)
　　{
　　　　//暂存被释放的结点
　　　　q = first;
　　　　//让头指针指向要释放结点的下一个结点
　　　　first = first->next;
　　　　delete q;
　　}
}

//实现单链表插入:在指定的位置插入指定的元素
template<class DataType>
void LinkedList<DataType>::Insert(int index, DataType x)
{
　　//定义工作指针
　　Node<DataType> *p = first->next;
　　//定义计数器，初始值为0
　　int count = 0;
　　while (p != NULL &&count < index - 1)
　　{
　　　　//工作指针后移
　　　　p = p->next;
　　　　count ++;
　　}
　　//找到 index-1 的位置
　　if (p == NULL)
　　{
　　　　throw "插入的位置有误";
　　}
　　else
　　{
　　　　//申请一个新结点
　　　　Node<DataType> *s;
　　　　s= new Node<DataType>;
　　　　//其数据域为 x
　　　　s->data = x;
　　　　//在新结点的指针域存放工作指针p的指针域
　　　　s->next = p->next;
　　　　//将结点s插入到p结点之后
　　　　p->next = s;
　　}
}

//实现单链表的按值查找，返回指定元素在单链表中的序号（如不存在，则返回0）
template<class DataType>
int LinkedList<DataType>::GetLocal(DataType x)
{
　　//定义工作指针
　　Node<DataType> *p = first->next;
　　//定义计数器，初始值是1
　　int count = 1;
　　//查找序号所对应的位置
　　while (p != NULL)
　　{
　　　　if (p->data == x)
　　　　{
　　　　　　return count;
　　　　}
　　　　//工作指针后移
　　　　p = p->next;
　　　　//计数器加1
　　　　count++;
　　}
　　//如果找不到该元素，则返回0
　　return 0;
}

//实现单链表按位查找，返回指定位置的元素
template<class DataType>
DataType LinkedList<DataType>::GetElement(int index)
{
　　//定义工作指针
　　Node<DataType> *p = first->next;
　　//定义计数器，初始值是1
　　int count = 1;
　　//查找序号所对应的位置
　　while (p != NULL&&count < index)
　　{
　　　　//工作指针后移
　　　　p = p->next;
　　　　//计数器加1
　　　　count++;
　　}
　　//如果找到单链表的末尾，还找不到指定的位置，则抛出异常
　　if (p == NULL)
　　{
　　　　throw "查找的位置有误";
　　}
　　else
　　{
　　　　//当找到合适的位置时，返回该位置上的元素
　　　　return p->data;
　　}

}

//实现获取单链表的长度
template<class DataType>
int LinkedList<DataType>::GetLength()
{
　　//定义计数器，用来计算单链表的长度
　　int count = 0;
　　//定义工作指针
　　Node<DataType> *p = first->next;
　　while (p != NULL)
　　{
　　　　p = p->next;
　　　　count++;
　　}
　　return count;

}

//实现单链表的按序号输出元素
template<class DataType>
void LinkedList<DataType>::PrintLinkedList()
{
　　//声明工作指针
　　Node<DataType> *p;
　　//初始化工作指针
　　p = first->next;
　　while(p != NULL)
　　{
　　　　cout << p->data << " ";
　　　　//工作指针向后移动
　　　　p = p->next;
　　}
　　cout << endl;
}

//实现单链表的删除
template<class DataType>
DataType LinkedList<DataType>::Delete(int index)
{
　　Node<DataType> *p = first->next;
　　int count = 0;
　　//查找第 index-1 位置结点
　　while (p != NULL&&count < index - 1)
　　{
　　　　p = p->next;
　　　　count++;
　　}
　　//如果能找到
　　if (p == NULL || p->next == NULL)
　　{
　　　　throw "删除的位置有误";
　　}
　　else
　　{
　　　　Node<DataType> *q = p->next;
　　　　DataType x = q->data;
　　　　p->next = q->next;
　　　　delete q;
　　　　return x;
　　}
}

二、测试线性表之单链表的源文件：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};
　　//声明单链表
　　LinkedList<int> linkedList = LinkedList<int>(10,array);
　　cout << "输出单链表：" << endl;
　　linkedList.PrintLinkedList();
　　show();
　　cout << "单链表的长度:" << linkedList.GetLength() << endl;
　　cout << "单链表中第5个元素是：" << linkedList.GetElement(5) << endl;
　　cout << "单链表中元素5的位置是：" << linkedList.GetLocal(5) << endl;
　　show();
　　cout << "在单链表的第5个位置上插入元素22" << endl;
　　linkedList.Insert(5, 22);
　　cout << "输出单链表：" << endl;
　　linkedList.PrintLinkedList();
　　cout << "单链表的长度:" << linkedList.GetLength() << endl;
　　show();
　　cout << "删除第5位置的元素" << endl;
　　linkedList.Delete(5);
　　cout << "输出单链表：" << endl;
　　linkedList.PrintLinkedList();
　　cout << "单链表的长度:" << linkedList.GetLength() << endl;
　　show();
　　return 0;
}

三、运行示例结果