数据结构练手02 双向链表实现

双向链表实现

今天晚上用模板方法把双向链表实现了下，由于有点小粗心，在 insert中手抖了下，把tail->prev 打成了 tail->next，由于错误是发生在drop函数执行时，让我一直去调drop函数，调了半天还是一样错误，最后我系统在vs中监视了下值的变化，终于看到是insert出错了。看来程序员离不开调试呀。

另外，昨天说的模板输出重载，我说要在友元的实现时加上 <>，但是今天我在gcc中测试了下，居然说找不到匹配的函数，导致编译不通过，真心蛋疼，vs和g++的区别还真心大，看来改天要好好专研下模板输出重载，知道的朋友希望能够告知下。

对数据结构的实现，其实都很简单，思想就是：

1、定义结点结构类，包含数据域和指针域

2、定义链表(树，图)结构，其中封装包含几个结点，作为数据接口，因为节点定义指向自身类型的指针，因此而后所有的操作都围绕这个数据接口进行。

对于双向链表来说，结点定义很简单，一个数据域，一个next指针，表示以后他将指向下一个结点；一个prev指针，表示它将指向前一个结点。

template<typename T>struct Node{T datum;Node* next;Node* prev;};

由于链式结构添加的结点都要new出来，且结点类包含了数据域，因此需要对结点类进行构造函数的编写，一般两个，带数据域的（以后new来做链表中结点），默认无参的(用于new给head和tail的)；析构函数就不用了，因为其指针域所指向的东西是由表结构new出来的，操作应该留给表。

结点类定义好了后，我们定义下链表类，主要部分就是要包含下 head 指针， tail 指针。

另外，所有的表（树，图结构）最好包含个 “表示长度的数据”，如size, 这样求length()操作只要O(1)的复杂度，要不然就要遍历整个链表，复杂度就是O(n)了。

对于head指针，规定 head->next 指向第一个结点，head->prev 指向自身或NULL;

对于tail指针，规定 tail->prev 指向最后一个结点，tail->next指向自身或NULL; 这样规定了head，tail后，后面的操作就会很顺畅，我们就可以next/prev到底了，哈哈。

空的条件为： size == 0 或者 head->next == NULL 或者 tail->prev == NULL ，看个人喜好。

剩下一些增删改查操作，别手抖写错了指向关系就行，另外可以加上一个位置判断，看看是从头或从尾开始，哪边移动的少。

函数写法可以给的建议是:

若只是访问不修改，成员函数为const;

若需要操作类类型，则用 & 或 const&;

好的，直接上代码：

先是头文件，注意最后一行；

 1 #ifndef MY_CHAIN_H
 2 #define MY_CHAIN_H
 3 #include <ostream>
 4 using namespace std;
 5 template <class T>
 6 struct Node{
 7     T datum;
 8     Node* prev;
 9     Node* next;
10
11     Node(const T& x);
12     Node();
13 };
14
15
16 template<class T>
17 class dList{
18     public:
19         dList();
20         ~dList();
21         bool find(int pos,T& hold) const;
22         int search(const T& x) const;
23         int length() const;
24         bool isEmpty() const;
25         dList<T>& drop(int pos, T& hold);
26         dList<T>& insert(int pos, const T& x);
27         dList<T>& push_back(const T& x);
28         dList<T>& push_front(const T& x);
29         T& operator[](int pos);
30         void show(std::ostream& os) const;
31         friend ostream& operator<< <>(ostream& os, const dList& d);
32     protected:
33         Node<T>* head;
34         Node<T>* tail;
35         int size;
36 };
37 #endif
38
39 #include "chain.cpp"

View Code

接着是实现文件：

#ifndef MY_CHAIN_CPP
#define MY_CHAIN_CPP
#include "chain.h"
#include <ostream>
#include <cassert>
using std::ostream;
// 节点类的构造
template<class T>
Node<T>::Node(const T& x) : datum(x){next = prev = NULL;
}template<class T>
Node<T>::Node(){next = prev = NULL;datum = 0;
}// 双向链表类的构造
template<class T>
dList<T>::dList()
{head = new Node<T>();
//    tail = new Node<T>();
head->next = NULL;head->prev = head;tail = head;tail->next = tail;tail->prev = NULL;size = 0;
}// 析构
template<typename T>
dList<T>::~dList()
{if(head){   // 一个建议，若类中数据成员是指针类型，且指向是通过new出来的，那么最好这里加上一个判断。 当然我这里是多余的，因为构造时必然new了。Node<T>* p = head->next;Node<T>* t;while(p != NULL){t = p;p = p->next;delete t;}delete head;head = NULL;  // 最好删除后指向空tail = NULL;}
}template<class T>
bool dList<T>::isEmpty() const
{return size == 0;
}template<class T>
bool dList<T>::find(int pos,T& hold) const   // 访问不修改，成员函数const
{if(pos < 1 || pos > size) return false;Node<T>* p;if(pos <= (size>>1)){      // 从头开始比较快p  = head;int count = pos;while(count--){p = p->next;}    // next 给 head}else{p = tail;                      // 从尾开始比较快int count = size - pos;while(count--){p = p->prev;}    // 哈哈，中就是为什么把prev给tail, 代码是不是很顺畅？
        }hold = p->datum;return true;
}template<class T>
int dList<T>::search (const T& x) const
{Node<T>* p = head->next;int count = 1;while((p!= NULL) && (p->datum != x)){p = p->next;count++;}if (p == NULL) {return 0;}return count;
}
template<class T>
int dList<T>::length ()const
{return size;
}
template<class T>
dList<T>& dList<T>::push_front (const T& x)   // 前插
{Node<T>* p = new Node<T>(x);if (size == 0) {head->next = p;p->prev = NULL;tail->prev = p;p->next = NULL;}else{p->next = head->next;head->next->prev = p;p->prev = NULL;head->next = p;}++size;return *this;
}template<class T>
dList<T>& dList<T>::push_back (const T& x)     // 尾插
{Node<T>* p = new Node<T>(x);if (tail->prev == NULL) {head->next = p;p->prev = NULL;tail->prev = p;p->next = NULL;}else{tail->prev->next = p;p->prev = tail->prev;p->next = NULL;tail->prev = p;}++size;return *this;
}template<class T>
dList<T>& dList<T>::insert(int pos, const T& x)    // 指定位置插入，范围[1,size+1]  注意，我的代码中，1为下标开始；除了后边重载的[]操作符。
{if (pos == 1) {return push_front (x);}if (pos == (size+1)) {return push_back (x);}Node<T>* in = new Node<T>(x);Node<T>* p;if (pos <= (size/2)) {p = head;int t = pos;while(t--){p = p->next;}}else{p = tail;int t = size - pos;while(t--){p = p->prev;}}in->next = p;in->prev = p->prev;    // 哎，这里就是我万恶粗心的地方，Mark下，下次要心细点。p->prev->next = in;p->prev = in;++size;return *this;
}template<class T>
dList<T>& dList<T>::drop(int pos, T& hold)
{if (pos < 1 || pos > size) {exit(1);}Node<T>* d = NULL;if(pos == 1){d = head->next;hold = d->datum;if(size == 1){            tail->prev = NULL;head->next = NULL;}else{head->next = d->next;d->next->prev = NULL;}--size;delete d;d = NULL;return *this;}if(pos == size){d = tail->prev;hold = d->datum;tail->prev = d->prev;d->prev->next = NULL;size--;delete d;d = NULL;return *this;}else{if(pos <= (size/2)){int c=pos;d = head;while(c--){d = d->next;}}else{int c = size - pos;d = tail;while(c--){d = d->prev;}}hold = d->datum;d->prev->next = d->next;d->next->prev = d->prev;--size;delete d;d = NULL;return *this;}}template<class T>
T& dList<T>::operator[](int pos)
{pos = pos + 1;if(pos<1 || pos> size) {exit(1);}Node<T>* p = NULL;if (pos <= (size>>1)) {int t = pos;p = head;while(t--){p = p->next;}}else{int t = size - pos;p = tail;while (t--) { p = p->prev;}}return p->datum;
}template<class T>
void dList<T>::show (ostream& os) const
{Node<T>* p = head->next;int t = 0;while(p != NULL){os << p->datum << " ";p = p->next;t++;}assert(t==size);
}template<class T>
ostream& operator<< <>(ostream& out, const dList<T>& x)
{x.show(out);return out;
}
#endif

View Code

最后是测试文件：

 1 #include "chain.h"
 2 #include <iostream>
 3 using namespace std;
 4
 5 int main()
 6 {
 7     dList<int> dl;
 8     int x=0;
 9     dl.insert (1,5);
10     cout << "insert pos1 5: " << dl << endl;
11     cout << "length: " << dl.length() << endl;
12     dl.push_front (3);
13     cout << "push front 3: " << dl << endl;
14     cout << "length: " << dl.length() << endl;
15     dl.push_back (6);
16     cout << "push back 6: " << dl << endl;
17     cout << "length: " << dl.length() << endl;
18     dl.insert(4,8);
19     cout << "insert pos4 8: " << dl << endl;
20     cout << "length=" << dl.length () << endl;
21     dl.find (3,x);
22     dl.drop(2,x);
23     cout << "drop pos 2: " << dl << endl;
24     cout << "length=" << dl.length () << endl;
25     cout << "dl[0]=" << dl[0] << endl;
26     dl[0] = 10;
27     cout << "dl[0]=" << dl[0] << endl;
28     cout << dl << endl;
29 }

View Code

结果如下图所示：

补充：其实还可以重载更多的操作符，有心情的朋友可以自己添加下，比如++(int), ++操作等。甚至，可以加入个迭代器类，这样更方便使用，有时间可以实现下哦。

另外，心细，心细，手别抖。自勉下！

转载于:https://www.cnblogs.com/IntellX/archive/2013/05/23/3094042.html

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