21-22 - 线性表的链式存储结构单链表的具体实现

news2024/11/15 17:25:30

---- 整理自狄泰软件唐佐林老师课程

文章目录

1. 线性表的链式存储结构
- 1.1 定义
- 1.2 逻辑结构
- 1.3 专业术语的统一
2. 链表的基本概念
- 2.1 单链表中的结点定义
- 2.2 单链表中的内部结构
- 2.3 在目标位置处插入数据元素
- 2.4 在目标位置处删除数据元素
3. 链式存储结构线性表的实现
- 3.1 设计要点
- 3.2 实现
- 3.3 问题
- 3.4 优化
4. 小结

1. 线性表的链式存储结构

顺序存储结构线性表的问题：插入和删除需要移动大量的元素

1.1 定义

为了表示每个数据元素与其直接后继元素之间的逻辑关系，数据元素除了存储自身的信息外，还需要存储其直接后继的信息。

在这里插入图片描述

1.2 逻辑结构

基于链式存储结构的线性表中，每个结点都包含数据域和指针域
- 数据域：存储数据元素本身
- 指针域：存储相邻结点的地址

在这里插入图片描述

1.3 专业术语的统一

顺序表：基于顺序存储结构的线性表
链表：基于链式存储结构的线性表
- 单链表：每个结点只包含直接后继的地址信息
- 循环链表：单链表中的最后一个结点的直接后继为第一个结点
- 双向链表：单链表中的结点包含前驱和后继的地址信息

2. 链表的基本概念

头结点：链表中的辅助结点，包含指向第一个数据元素的指针
数据结点：链表中代表数据元素的结点，表现形式为：（数据元素，地址）
尾结点：链表中的最后一个数据结点，包含的地址信息为空

2.1 单链表中的结点定义

在这里插入图片描述

2.2 单链表中的内部结构

头结点在单链表中的意义是：辅助数据元素的定位，方便插入和删除；因此，头结点不存储实际的数据元素。

在这里插入图片描述

2.3 在目标位置处插入数据元素

从头结点开始，通过 current 指针定位到目标位置
从堆空间申请新的 Node 结点
执行操作：

node->value = e;
node->next = current->next;
current->next = node;

2.4 在目标位置处删除数据元素

从头结点开始，通过 current 指针定位到目标位置
使用 toDel 指针指向需要删除的结点
执行操作：

toDel = current->next;
current->next = toDel->next;
delete toDel;

3. 链式存储结构线性表的实现

在这里插入图片描述

3.1 设计要点

类模板，通过头结点访问后继结点
定义内部结点类型 Node，用于描述数据域和指针域
实现线性表的关键操作（增、删、查，等）

template<typename T>
class LinkList : public List<T>
{
protected:
	struct Node : public Object {
		T value;
		Node* next;
	};
	
	Node m_header;
	int m_length;
public:
	LinkList();
	
	// ...
};

3.2 实现

【单链表的具体实现】

3.3 问题

头结点是否存在隐患？代码如何优化？

在这里插入图片描述

#include <iostream>
#include "LinkList.h"

using namespace DTLib;
using namespace std;

class Test
{
public:
    Test()
    {
        throw 0;
    }
};

int main()
{
    LinkList<Test> list;

    cout << "test" << endl;

    return 0;
}