在学习数据结构的过程中，链表是一个非常重要的基础数据结构。今天，我们将通过C++手动实现一个单链表，并添加一个逆序打印的功能，帮助大家更好地理解链表的实现和操作。
一、链表简介
链表是一种线性数据结构，其中每个元素（称为节点）包含数据部分和指向下一个节点的指针。与数组不同，链表的内存空间是动态分配的，因此可以灵活地插入和删除节点，而不需要移动其他元素。
单链表是最简单的链表形式，每个节点只有一个指向下一个节点的指针。
二、单链表的实现
1. 定义链表节点
我们首先定义链表节点的结构。每个节点包含一个整数值和一个指向下一个节点的指针。
#include <iostream>
using namespace std;
// 定义链表节点结构
struct ListNode {
int val; // 节点存储的数据
ListNode* next; // 指向下一个节点的指针
// 构造函数
ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
};2. 定义链表类
接下来，我们定义一个链表类，包含链表的基本操作，如插入、删除和遍历。
class LinkedList {
private:
ListNode* head; // 链表的头指针
public:
// 构造函数
LinkedList() : head(nullptr) {}
// 析构函数，释放链表内存
~LinkedList() {
ListNode* current = head;
while (current != nullptr) {
ListNode* temp = current;
current = current->next;
delete temp;
}
}
// 插入节点到链表头部
void insertAtHead(int value) {
ListNode* newNode = new ListNode(value);
newNode->next = head;
head = newNode;
}
// 插入节点到链表尾部
void insertAtTail(int value) {
ListNode* newNode = new ListNode(value);
if (head == nullptr) {
head = newNode;
return;
}
ListNode* current = head;
while (current->next != nullptr) {
current = current->next;
}
current->next = newNode;
}
// 删除节点
void deleteNode(int value) {
if (head == nullptr) return; // 链表为空
if (head->val == value) {
ListNode* temp = head;
head = head->next;
delete temp;
return;
}
ListNode* current = head;
while (current->next != nullptr && current->next->val != value) {
current = current->next;
}
if (current->next != nullptr) {
ListNode* temp = current->next;
current->next = current->next->next;
delete temp;
}
}
// 打印链表
void printList() {
ListNode* current = head;
while (current != nullptr) {
cout << current->val << " -> ";
current = current->next;
}
cout << "nullptr" << endl;
}
// 逆序打印链表
void reversePrint(ListNode* node) {
if (node == nullptr) return;
reversePrint(node->next);
cout << node->val << " ";
}
// 调用逆序打印
void reversePrint() {
reversePrint(head);
cout << endl;
}
};3. 测试链表
我们编写一个简单的测试程序来验证链表的功能，包括插入、删除、正序打印和逆序打印。
int main() {
LinkedList list;
// 插入节点
list.insertAtHead(3);
list.insertAtHead(2);
list.insertAtHead(1);
list.insertAtTail(4);
list.insertAtTail(5);
// 打印链表
cout << "链表内容: ";
list.printList();
// 逆序打印链表
cout << "逆序打印链表: ";
list.reversePrint();
// 删除节点
list.deleteNode(3);
cout << "删除节点 3 后的链表: ";
list.printList();
// 删除头节点
list.deleteNode(1);
cout << "删除头节点后的链表: ";
list.printList();
return 0;
}4. 输出示例
运行上述代码后，输出如下：
链表内容: 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 -> nullptr
逆序打印链表: 5 4 3 2 1
删除节点 3 后的链表: 1 -> 2 -> 4 -> 5 -> nullptr
删除头节点后的链表: 2 -> 4 -> 5 -> nullptr三、逆序打印的实现
逆序打印链表的关键在于递归。我们定义了一个递归函数 reversePrint，它先递归到链表的尾部，然后在回溯过程中打印每个节点的值。这种方法利用了递归的调用栈，自然地实现了逆序打印。
逆序打印函数
void reversePrint(ListNode* node) {
if (node == nullptr) return;
reversePrint(node->next);
cout << node->val << " ";
}调用逆序打印
void reversePrint() {
reversePrint(head);
cout << endl;
}四、总结
通过手动实现单链表，我们不仅加深了对链表数据结构的理解，还学会了如何操作链表节点，包括插入、删除和遍历。此外，逆序打印功能的实现进一步展示了递归在链表操作中的强大作用。
