手写C++ 实现链表的反转、删除、合并

news2024/11/19 16:22:52

目录

一、手写List成员方法

1.1 打印链表

1.2 删除链表节点

1.3 链表中倒数第k个节点

1.4 反转链表

1.5 合并两个排序链表

二、完整代码

 

一、C++实现链表成员方法

        在上一篇博客《手写链表C++》，实现了基本的List类。在面试中，经常被问到List如何反转、删除元素等，同时也为了丰富List类的成员；这一节本文实现如题等list操作。

        C++链表，一种重要的数据结构，由一系列节点构成，每个节点包含两部分：数据和指向下一个节点的指针。链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据结构的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。链表的最简单形式是单向链表，它只包含一个信息域和一个指针域。链表的优点是可以动态地分配内存空间，实现高效的数据操作。在C++中，链表的每个节点都是通过指针链接在一起，从而形成一个连续的链式结构。

1.1 打印链表

为了方便debug代码，先写一个打印链表的函数：

void List::print()
{
    if (size_ == 0)
    {
        cout << "size = 0" << endl;
        return;
    }
    //遍历
    Node* p_curr = head_->next_;//【注意这里next】
    while (p_curr != nullptr)
    {
        cout << p_curr->data_ << " ";
        p_curr = p_curr->next_;
    }
    cout << endl;
}

1.2 删除链表节点

思想就是找到要删除的Node的前一个节点，让前一个节点的指针指向Node的下一个节点就行了。

例如：pos = 3的时候，for循环执行完毕，p_curr表示索引值为2的节点地址，接着我们让p_curr->next 指向 下一个节点的下一个节点。

//功能：删除索引位置为pos的节点
void List::remove(int pos)
{
    if (pos < 0 || pos > size_)
    {
        return;
    }
    Node* p_curr = head_;
    for (int i = 0; i < pos; i++)// 3
    {
        p_curr = p_curr->next_;
    }
    p_curr->next_ = p_curr->next_->next_;
    size_--;
}

1.3 链表中倒数第k个节点

你可以去看看剑指offer上的做法，我这里类List维护了一个size_，所以比较简单。

//链表中倒数第k个节点
int List::get_reverse_element(int reverse_pos)
{
    int pos = size_ - reverse_pos;
    Node* p_curr = head_;
    for (int i = 0; i < pos; i++)
    {
        p_curr = p_curr->next_;
    }
    return p_curr->data_;
}

1.4 反转链表

这个方法是必学的，因为面试中经常问，甚至需要现场手撕。

//反转链表
void List::reverse()
{
    // head   -> 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> nullptr
    //nullptr <- 1 <- 2 <- 3 <- 4

    Node* p_curr = head_->next_;
    Node* p_prev = nullptr;
    while (p_curr != nullptr)
    {
        Node* p_next = p_curr->next_;
        if (p_next == nullptr)
        {
            head_->next_ = p_curr;
        }
        p_curr->next_ = p_prev;
        p_prev = p_curr;
        p_curr = p_next;
    }
}

下图是反转效果：

ec73148a7a4b46bf85b735c511905637.png

1.5 合并两个排序链表

//合并两个排序链表
void mergeLists(List& list3, List& list4, List& list34)
{
    Node* p_curr3 = list3.head_->next_;
    Node* p_curr4 = list4.head_->next_;
    Node* p_curr34 = list34.head_->next_;
    int location = 0;
    while ((p_curr3 != nullptr) || (p_curr4 != nullptr))
    {
        if ((p_curr3 != nullptr) && (p_curr4 != nullptr))
        {
            if (p_curr3->data_ < p_curr4->data_)
            {
                list34.insert(location, p_curr3->data_);
                location++;
                list34.insert(location, p_curr4->data_);
                location++;
            }
            else
            {
                list34.insert(location, p_curr4->data_);
                location++;
                list34.insert(location, p_curr3->data_);
                location++;
            }
            p_curr3 = p_curr3->next_;
            p_curr4 = p_curr4->next_;
        }
        else if ((p_curr3 != nullptr) && (p_curr4 == nullptr))
        {
            list34.insert(location, p_curr3->data_);
            location++;
            p_curr3 = p_curr3->next_;
        }
        else if ((p_curr3 == nullptr) && (p_curr4 != nullptr))
        {
            list34.insert(location, p_curr4->data_);
            location++;
            p_curr4 = p_curr4->next_;
        }
    }
}

例如现在有两个升序序列：

  • A：0 2 4 6 8 14                                                                                                       
  • B：1 3 5 7 9 12 21 31 

要将他们变成一个生序序列；

思路：假设现在两个序列元素个数相等；我们将 0 1对比将得到 0 1， 再将1和2 3 对比 得到 0 1 2 3；再将3和4 5 对比；依次类推，（对应第10行代码）

现在考虑 A序列长度 > B序列长度；对应第29行代码； A序列长度 < B序列长度；对应上述第35行代码。

//合并两个排序链表
    List list3,list4;
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        list3.insert(i, 2*i);
        list4.insert(i, 2 * i + 1);
    }
    list3.insert(5, 14);
    list4.insert(5, 12);
    list4.insert(6, 21);
    list4.insert(7, 31);
    list3.print();
    list4.print();

    List list34;
    mergeLists(list3, list4, list34);
    list34.print();

测试用例：

216e44bc448d4c09785c6037589f395b.jpeg

二、链表完整代码

以下代码包含：List的实现，节点定义，链表的插入、删除、合并、反转等。

#include<iostream>
using namespace std;

class Node
{
public:
    int data_;//数据阈
    Node* next_;//指针阈
public:
    Node() :data_(-1), next_(nullptr) {}
};

class List
{
public:
    List()
    {
        this->head_ = new Node();// 不分配空间，下面赋值是不合理的！
                                 //this->head_->data_ = 0;//多余？
        this->head_->next_ = nullptr;
        this->size_ = 0;
    };
    void insert(int pos, int value);
    void remove(int pos);
    int get_reverse_element(int reverse_pos);//链表中倒数第k个节点
    void reverse();

    int operator[](int i);
    void print();
    ~List();
public:
    Node* head_;
    int size_;//维护一个size
};
//在第pos个元素前一个位置插入（创建、找到位置、入链表）
void List::insert(int pos, int value)
{
    if (pos < 0 || pos > size_)
        return;

    //创建新的节点接受数据
    Node* newnode = new Node();
    newnode->data_ = value;
    //cout << "newnode->data_ = " << *newnode->data_ << endl;
    newnode->next_ = nullptr;

    //利用辅助指针找到pos前一个节点
    // 其实这里不断next，无非就是希望p_curr = nullptr
    // 然后56行 让newnode->next_  = nullptr（这个nullptr是从head_->next 传过来的）；也就是尾部插入嘛
    // 而循环链表 同理 让newnode->next_  = &(head_)（这个 &(head_) 是从head_->next 传过来的）；
    Node* p_curr = head_;
    for (int i = 0; i < pos; i++) //这个for循环本质上是head_->next_->next_......
    {
        p_curr = p_curr->next_;
    }
    //现在p_curr就是pos前一个节点的指针阈
    //新节点入链表
    newnode->next_ = p_curr->next_;//右边
    p_curr->next_ = newnode;//左边
    size_++;
}

void List::remove(int pos)
{
    if (pos < 0 || pos > size_)
    {
        return;
    }
    Node* p_curr = head_;
    for (int i = 0; i < pos; i++)// 3
    {
        p_curr = p_curr->next_;
    }
    p_curr->next_ = p_curr->next_->next_;
    size_--;
}

//链表中倒数第k个节点
int List::get_reverse_element(int reverse_pos)
{
    int pos = size_ - reverse_pos;
    Node* p_curr = head_;
    for (int i = 0; i < pos; i++)
    {
        p_curr = p_curr->next_;
    }
    return p_curr->data_;
}

//反转链表
void List::reverse()
{
    // head   -> 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> nullptr
    //nullptr <- 1 <- 2 <- 3 <- 4

    Node* p_curr = head_->next_;
    Node* p_prev = nullptr;
    while (p_curr != nullptr)
    {
        Node* p_next = p_curr->next_;
        if (p_next == nullptr)
            if (p_curr->next_ == nullptr)
            {
                head_->next_ = p_curr;
            }
        p_curr->next_ = p_prev;
        p_prev = p_curr;
        p_curr = p_next;
    }
}

int List::operator[](int i)
{
    Node* p_curr = head_;
    int count = 0;
    while (count <= i)
    {
        p_curr = p_curr->next_;
        count++;
    }
    return p_curr->data_;
}
void List::print()
{
    if (size_ == 0)
    {
        cout << "size = 0" << endl;
        return;
    }
    //遍历
    Node* p_curr = head_->next_;//【注意这里next】
    while (p_curr != nullptr)
    {
        cout << p_curr->data_ << " ";
        p_curr = p_curr->next_;
    }
    cout << endl;
}
List::~List()
{
    while (size_ != 0)
    {
        Node* p_curr = head_;
        for (int i = 0; i < (size_ - 1); i++)// 012345 i < 5
        {
            p_curr = p_curr->next_;//for循环执行完，p_curr指向4
        }
        delete p_curr->next_;//删除最后一个元素
        p_curr->next_ = nullptr;//末尾元素 空指针
        size_--;
        print();
    }
    delete head_; //【这个容易忘记！】
    cout << "delete!" << endl;
}

//合并两个排序链表
void mergeLists(List& list3, List& list4, List& list34)
{
    Node* p_curr3 = list3.head_->next_;
    Node* p_curr4 = list4.head_->next_;
    Node* p_curr34 = list34.head_->next_;
    int location = 0;
    while ((p_curr3 != nullptr) || (p_curr4 != nullptr))
    {
        if ((p_curr3 != nullptr) && (p_curr4 != nullptr))
        {
            if (p_curr3->data_ < p_curr4->data_)
            {
                list34.insert(location, p_curr3->data_);
                location++;
                list34.insert(location, p_curr4->data_);
                location++;
            }
            else
            {
                list34.insert(location, p_curr4->data_);
                location++;
                list34.insert(location, p_curr3->data_);
                location++;
            }
            p_curr3 = p_curr3->next_;
            p_curr4 = p_curr4->next_;
        }
        else if ((p_curr3 != nullptr) && (p_curr4 == nullptr))
        {
            list34.insert(location, p_curr3->data_);
            location++;
            p_curr3 = p_curr3->next_;
        }
        else if ((p_curr3 == nullptr) && (p_curr4 != nullptr))
        {
            list34.insert(location, p_curr4->data_);
            location++;
            p_curr4 = p_curr4->next_;
        }
    }
}

int main()
{
    List list1;
    //插入
    for (int i = 0; i < 15; i++)
    {
        list1.insert(i, i);
    }
    //删除
    list1.remove(10);
    list1.remove(5);
    //打印
    list1.print();
    list1.reverse();
    list1.print();
    //访问倒数元素
    for (int i = 1; i < 4; i++)
    {
        cout << "倒数第" << i << "个元素是：" << list1.get_reverse_element(i) << endl;
    }
    list1.insert(2, 9999);
    //重载符[]
    for (int i = list1.size_ - 1; i >= 0; i--)
    {
        cout << list1[i] << " ";
    }
    cout << endl;
    List list2;
    list2.insert(0, 10);
    list2.insert(1, 20);
    list2.insert(2, 30);
    list2.print();
    int size2 = list2.size_;
    //合并两个排序链表
    List list3, list4;
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        list3.insert(i, 2 * i);
        list4.insert(i, 2 * i + 1);
    }
    list4.insert(5, 12);
    list4.insert(6, 21);
    list3.print();
    list4.print();
    List list34;
    mergeLists(list3, list4, list34);
    list34.print();
    return 1;
}

 

 

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从键盘输入一个区间&#xff0c;程序判定输出区间的所有幸运素数。 (笔记模板由python脚本于2023年11月11日 12:44:43创建&#xff0c;本篇笔记适合熟悉python整型数据类型和基本编程技巧的coder翻阅) 【学习的细节是欢悦的历程】 Python 官网&#xff1a;https://www.python.o…
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