顺序表

SeqList.h

#ifndef SEQLIST_H
#define SEQLIST_H
#include <iostream>
#include<memory.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
using namespace std;

//封装一个顺序表
template <typename T>
class SeqList
{
private:
    T *ptr;        //指向堆区空间的起始地址
    int size;             //总长度
    int len = 0;          //当前顺序表实际长度
public:
    //初始化
    // 默认构造函数
    SeqList() : ptr(nullptr), size(0), len(0) {}

    // 构造函数接受数组和大小
    SeqList(T* arr, int n) : size(n), len(n) {
        ptr = new T[n];
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            ptr[i] = arr[i];
        }
    }

    // 构造函数接受字符串
    SeqList(const std::string& str) {
       size = str.size();
       len = size;
       ptr = new T[size];
       for (int i = 0; i < size; i++) {
           ptr[i] = static_cast<T>(str[i] - '0'); // 假设字符串是数字字符
           }
       }

    ~SeqList() {
       delete[] ptr;
    }
    //判空
    bool empty();
    //判满
    bool full();
    //尾插
    void push_back(T e);
    //定义展示函数
    void show();
    //插入
    void insert(int index);
    //任意位置删除
    void delete_s(int index);
    //尾删: pop_back
    void pop_back();
    //求长度：size（）
    T get_len();
    //获取任意位置元素：& at(int inex)
    T get_index(int index);
    //将顺序表进行排序：sort（bool flag）flag 为真，表示升序，否则是降序
    void sort(bool flag);
};
#endif // SEQLIST_H

SeqList.cpp

#include "SeqList.h"

// 判空
template <typename T>
bool SeqList<T>::empty()
{
    return this->len == 0;
}

// 判满
template <typename T>
bool SeqList<T>::full()
{
    return this->len == this->size;
}

// 尾插
template <typename T>
void SeqList<T>::push_back(T e)
{
    if (this->full())
    {
        cout << "顺序表已满，无法插入！" << endl;
        return;
    }
    this->ptr[len++] = e;
}

// 定义展示函数
template <typename T>
void SeqList<T>::show()
{
    if (this->empty()) {
        cout << "顺序表为空！" << endl;
        return;
    }
    cout << "当前顺序表中的元素分别是：";
    for (int i = 0; i < this->len; i++)
    {
        cout << this->ptr[i] << " ";
    }
    cout << endl;
}

// 插入
template <typename T>
void SeqList<T>::insert(int index)
{
    if (this->full())
    {
        cout << "表已经满了！" << endl;
        return;
    }
    if (index > this->len + 1 || index <= 0)
    {
        cout << "插入位置不合理" << endl;
        return;
    }
    T e;
    cout << "请输入插入元素：";
    cin >> e;
    for (int i = len - 1; i >= index - 1; i--)
    {
        this->ptr[i + 1] = this->ptr[i];
    }
    this->ptr[index - 1] = e;
    this->len++;
}

// 任意位置删除
template <typename T>
void SeqList<T>::delete_s(int index)
{
    if (index > this->len || index <= 0)
    {
        cout << "删除位置不合理" << endl;
        return;
    }
    for (int i = index; i < this->len; i++)
    {
        this->ptr[i - 1] = this->ptr[i];
    }
    this->len--;
}

// 尾删: pop_back
template <typename T>
void SeqList<T>::pop_back()
{
    if (this->len == 0)
    {
        cout << "顺序表为空！" << endl;
        return;
    }
    this->len--;
}

// 求长度：size（）
template <typename T>
T SeqList<T>::get_len()
{
    return this->len;
}

// 获取任意位置元素
template <typename T>
T SeqList<T>::get_index(int index)
{
    if (index > this->len || index <= 0)
    {
        cout << "位置不合理" << endl;
        return T(); // 返回一个默认值
    }
    return this->ptr[index - 1];
}

// 将顺序表进行排序：sort（bool flag）flag 为真，表示升序，否则是降序
template <typename T>
void SeqList<T>::sort(bool flag)
{
    for (int i = 0; i < this->len - 1; i++)
    {
        for (int j = 0; j < this->len - i - 1; j++)
        {
            if ((flag && this->ptr[j] > this->ptr[j + 1]) || (!flag && this->ptr[j] < this->ptr[j + 1]))
            {
                T t = this->ptr[j];
                this->ptr[j] = this->ptr[j + 1];
                this->ptr[j + 1] = t;
            }
        }
    }
}

// 显式实例化
template class SeqList<int>; // 显式实例化 int 类型的 SeqList

main.cpp

#include "SeqList.h"

int main()
{
    // 使用数组创建顺序表对象
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 示例数组
    SeqList<int> sl(arr, 5); // 使用数组初始化顺序表
    sl.show();

    // 或者使用字符串创建顺序表对象
    // SeqList<int> sl("12345"); // 使用字符串初始化顺序表
    // sl.show();

    // 其他操作
    int add;
    cout << "请输入插入数据的位置：";
    cin >> add;
    sl.insert(add);
    sl.show();

    cout << "请输入删除数据的位置：";
    cin >> add;
    sl.delete_s(add);
    sl.show();

    int c;
    cout << "是否尾删(1:YES/2:NO)：";
    cin >> c;
    if (c == 1) {
        sl.pop_back();
    }
    sl.show();

    int l = sl.get_len();
    cout << "顺序表当前长度为：" << l << endl;

    int index;
    cout << "请输入需要位置：";
    cin >> index;
    cout << index << "位置数据位：" << sl.get_index(index) << endl;

    cout << "将顺序表进行排序（1:升序，0:降序）：";
    cin >> c;
    sl.sort(c);
    sl.show();

    return 0;
}

栈

MyStack.h

#ifndef MYSTACK_H
#define MYSTACK_H

#include <iostream>

using namespace std;

template <typename T>
class My_stack {
private:
    struct Node {
        T data;          // 节点数据
        Node* next;     // 指向下一个节点的指针
        Node(T value) : data(value), next(nullptr) {} // 节点构造函数
    };

    Node* topNode;      // 栈顶节点
    int stackSize;      // 栈的大小

public:
    // 构造函数
    My_stack();

    // 拷贝构造函数
    My_stack(const My_stack &other);

    // 赋值运算符
    My_stack& operator=(const My_stack &other);

    // 析构函数
    ~My_stack();

    // 返回栈顶元素
    T& top();

    // 返回栈是否为空
    bool empty() const;

    // 返回栈的大小
    int size() const;

    // 压入元素
    void push(T value);

    // 弹出元素
    void pop();

    // 交换两个栈的内容
    void swap(My_stack &other);
};

// 全局函数用于交换两个栈
template <typename T>
void swap(My_stack<T> &a, My_stack<T> &b);

#endif // MYSTACK_H

MyStack.cpp

#include "MyStack.h"

// 构造函数
template <typename T>
My_stack<T>::My_stack() : topNode(nullptr), stackSize(0) {}

// 拷贝构造函数
template <typename T>
My_stack<T>::My_stack(const My_stack &other) : topNode(nullptr), stackSize(0) {
    Node* current = other.topNode;
    while (current) {
        push(current->data);
        current = current->next;
    }
}

// 赋值运算符
template <typename T>
My_stack<T>& My_stack<T>::operator=(const My_stack &other) {
    if (this != &other) {
        // 先清空当前栈
        while (!empty()) {
            pop();
        }
        Node* current = other.topNode;
        while (current) {
            push(current->data);
            current = current->next;
        }
    }
    return *this;
}

// 析构函数
template <typename T>
My_stack<T>::~My_stack() {
    while (!empty()) {
        pop();
    }
}

// 返回栈顶元素
template <typename T>
T& My_stack<T>::top() {
    if (empty()) {
        cout << "栈空！" << endl;
        exit(EXIT_FAILURE); // 直接退出程序
    }
    return topNode->data;
}

// 返回栈是否为空
template <typename T>
bool My_stack<T>::empty() const {
    return stackSize == 0;
}

// 返回栈的大小
template <typename T>
int My_stack<T>::size() const {
    return stackSize;
}

// 压入元素
template <typename T>
void My_stack<T>::push(T value) {
    Node* newNode = new Node(value);
    newNode->next = topNode;
    topNode = newNode;
    stackSize++;
}

// 弹出元素
template <typename T>
void My_stack<T>::pop() {
    if (empty()) {
        cout << "栈空！" << endl;
        exit(EXIT_FAILURE); // 直接退出程序
    }
    Node* temp = topNode;
    topNode = topNode->next;
    delete temp;
    stackSize--;
}

// 交换两个栈的内容
template <typename T>
void My_stack<T>::swap(My_stack &other) {
    std::swap(topNode, other.topNode);
    std::swap(stackSize, other.stackSize);
}

// 全局函数用于交换两个栈
template <typename T>
void swap(My_stack<T> &a, My_stack<T> &b) {
    a.swap(b);
}

// 显式实例化
template class My_stack<int>; // 显式实例化 int 类型的 My_stack
template void swap(My_stack<int> &a, My_stack<int> &b); // 显式实例化 swap 函数

main.cpp

#include "MyStack.h"

int main() {
    My_stack<int> s;

    s.push(9);
    s.push(2);
    s.push(6);
    s.push(7);
    s.push(8);

    cout << "栈顶元素：" << s.top() << endl;
    cout << "栈的大小：" << s.size() << endl;

    s.pop();
    cout << "栈顶元素：" << s.top() << endl;

    My_stack<int> s1;
    s1.push(1);
    s1.push(2);
    My_stack<int> s2;
    s2 = s;
    swap(s2, s1); // 交换两个栈

    cout << "交换后的栈顶元素：" << s2.top() << endl;
    cout << "交换后另一个栈顶元素：" << s1.top() << endl;

    return 0;
}

队列

MyQueue.h

#ifndef MYQUEUE_H
#define MYQUEUE_H

#include <iostream>
#include <cstring>

using namespace std;

template <typename T>
class Queue {
private:
    T* data;  // 数据指针
    int len;  // 当前数量
    int size; // 最大容量
    int front; // 头索引
    int rear;  // 尾索引

public:
    // 构造函数
    Queue();
    Queue(const T* d, int size);
    // 析构函数
    ~Queue();
    // 拷贝构造
    Queue(const Queue &other);
    // 拷贝赋值
    Queue& operator=(const Queue &other);
    // front函数
    T MyFront();
    // back函数
    T back();
    // empty函数
    bool empty();
    // size函数
    int MySize();
    // push函数
    void push(T e);
    // emplace函数
    void emplace(T e);
    // pop函数
    T pop();
    // swap函数
    void swap(Queue &other);
};

#endif // MYQUEUE_H

MyQueue.cpp

#include "MyQueue.h"

// 无参构造函数
template <typename T>
Queue<T>::Queue() : len(0), size(20), front(0), rear(0) {
    data = new T[size];
}

// 有参构造函数
template <typename T>
Queue<T>::Queue(const T* d, int size) : len(strlen(d)), size(size), front(0), rear(len) {
    data = new T[size];
    strcpy(data, d);
}

// 析构函数
template <typename T>
Queue<T>::~Queue() {
    delete[] data;
}

// 拷贝构造函数
template <typename T>
Queue<T>::Queue(const Queue &other) : len(other.len), size(other.size), front(other.front), rear(other.rear) {
    data = new T[size];
    strcpy(data, other.data);
}

// 拷贝赋值运算符
template <typename T>
Queue<T>& Queue<T>::operator=(const Queue &other) {
    if (this != &other) {
        delete[] data; // 释放旧内存
        len = other.len;
        size = other.size;
        front = other.front;
        rear = other.rear;
        data = new T[size];
        strcpy(data, other.data);
    }
    return *this;
}

// MyFront函数
template <typename T>
T Queue<T>::MyFront() {
    if (empty()) {
        cout << "队列为空" << endl;
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    return data[front];
}

// back函数
template <typename T>
T Queue<T>::back() {
    if (empty()) {
        cout << "队列为空" << endl;
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    return data[rear - 1]; // rear指向下一个插入位置
}

// empty函数
template <typename T>
bool Queue<T>::empty() {
    return front == rear && len == 0;
}

// MySize函数
template <typename T>
int Queue<T>::MySize() {
    return len;
}

// push函数
template <typename T>
void Queue<T>::push(T e) {
    if (len >= size) {
        cout << "队列已满" << endl;
        return;
    }
    data[rear++] = e;
    len++;
}

// emplace函数
template <typename T>
void Queue<T>::emplace(T e) {
    push(e); // 直接调用 push 函数
}

// pop函数
template <typename T>
T Queue<T>::pop() {
    if (empty()) {
        cout << "队列为空" << endl;
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    len--;
    return data[front++];
}

// swap函数
template <typename T>
void Queue<T>::swap(Queue &other) {
    std::swap(len, other.len);
    std::swap(size, other.size);
    std::swap(front, other.front);
    std::swap(rear, other.rear);
    std::swap(data, other.data);
}

// 显式实例化
template class Queue<char>; // 显式实例化 char 类型的 Queue

main.cpp

#include "MyQueue.h"

int main() {
    Queue<char> q("hello world", 20);

    // 测试emplace
    q.emplace('A');
    q.emplace('B');
    q.emplace('C');

    cout << "q队首数据：" << q.MyFront() << endl;
    cout << "q队尾数据：" << q.back() << endl;
    cout << "q队列数据数量 " << q.MySize() << endl;

    // 测试 pop
    cout << "q尾删操作" << endl;
    q.pop();
    cout << "q队首数据：" << q.MyFront() << endl;

    Queue<char> q1;
    q1 = q;
    cout << "q1队首数据：" << q1.MyFront() << endl;
    cout << "q1队尾数据：" << q1.back() << endl;

    Queue<char> q2("nihao", 20); // 创建一个最大容量为 20 的队列
    cout << "交换操作" << endl;
    q.swap(q2);
    cout << "q队首数据：" << q.MyFront() << endl;
    cout << "q队尾数据：" << q.back() << endl;
    cout << "q2队首数据：" << q2.MyFront() << endl;
    cout << "q2队尾数据：" << q2.back() << endl;

    return 0;
}

思维导图