数组、单链表和双链表介绍 以及 双向链表的C/C++/Java实现
2014-03-24 09:43
3023 查看
概要
线性表是一种线性结构,它是具有相同类型的n(n≥0)个数据元素组成的有限序列。本章先介绍线性表的几个基本组成部分:数组、单向链表、双向链表;随后给出双向链表的C、C++和Java三种语言的实现。内容包括:
数组
单向链表
双向链表
1. C实现双链表
2. C++实现双链表
3. Java实现双链表
转载请注明出处:https://www.geek-share.com/detail/2606625382.html
更多内容
数组
数组有上界和下界,数组的元素在上下界内是连续的。
存储10,20,30,40,50的数组的示意图如下:
#ifndef _DOUBLE_LINK_H #define _DOUBLE_LINK_H // 新建“双向链表”。成功,返回表头;否则,返回NULL extern int create_dlink(); // 撤销“双向链表”。成功,返回0;否则,返回-1 extern int destroy_dlink(); // “双向链表是否为空”。为空的话返回1;否则,返回0。 extern int dlink_is_empty(); // 返回“双向链表的大小” extern int dlink_size(); // 获取“双向链表中第index位置的元素”。成功,返回节点指针;否则,返回NULL。 extern void* dlink_get(int index); // 获取“双向链表中第1个元素”。成功,返回节点指针;否则,返回NULL。 extern void* dlink_get_first(); // 获取“双向链表中最后1个元素”。成功,返回节点指针;否则,返回NULL。 extern void* dlink_get_last(); // 将“value”插入到index位置。成功,返回0;否则,返回-1。 extern int dlink_insert(int index, void *pval); // 将“value”插入到表头位置。成功,返回0;否则,返回-1。 extern int dlink_insert_first(void *pval); // 将“value”插入到末尾位置。成功,返回0;否则,返回-1。 extern int dlink_append_last(void *pval); // 删除“双向链表中index位置的节点”。成功,返回0;否则,返回-1 extern int dlink_delete(int index); // 删除第一个节点。成功,返回0;否则,返回-1 extern int dlink_delete_first(); // 删除组后一个节点。成功,返回0;否则,返回-1 extern int dlink_delete_last(); #endifView Code 双向链表实现文件(double_link.c)
#include <stdio.h> #include <malloc.h> /** * C 语言实现的双向链表,能存储任意数据。 * * @author skywang * @date 2013/11/07 */ // 双向链表节点 typedef struct tag_node { struct tag_node *prev; struct tag_node *next; void* p; }node; // 表头。注意,表头不存放元素值!!! static node *phead=NULL; // 节点个数。 static int count=0; // 新建“节点”。成功,返回节点指针;否则,返回NULL。 static node* create_node(void *pval) { node *pnode=NULL; pnode = (node *)malloc(sizeof(node)); if (!pnode) { printf("create node error!\n"); return NULL; } // 默认的,pnode的前一节点和后一节点都指向它自身 pnode->prev = pnode->next = pnode; // 节点的值为pval pnode->p = pval; return pnode; } // 新建“双向链表”。成功,返回0;否则,返回-1。 int create_dlink() { // 创建表头 phead = create_node(NULL); if (!phead) return -1; // 设置“节点个数”为0 count = 0; return 0; } // “双向链表是否为空” int dlink_is_empty() { return count == 0; } // 返回“双向链表的大小” int dlink_size() { return count; } // 获取“双向链表中第index位置的节点” static node* get_node(int index) { if (index<0 || index>=count) { printf("%s failed! index out of bound!\n", __func__); return NULL; } // 正向查找 if (index <= (count/2)) { int i=0; node *pnode=phead->next; while ((i++) < index) pnode = pnode->next; return pnode; } // 反向查找 int j=0; int rindex = count - index - 1; node *rnode=phead->prev; while ((j++) < rindex) rnode = rnode->prev; return rnode; } // 获取“第一个节点” static node* get_first_node() { return get_node(0); } // 获取“最后一个节点” static node* get_last_node() { return get_node(count-1); } // 获取“双向链表中第index位置的元素”。成功,返回节点值;否则,返回-1。 void* dlink_get(int index) { node *pindex=get_node(index); if (!pindex) { printf("%s failed!\n", __func__); return NULL; } return pindex->p; } // 获取“双向链表中第1个元素的值” void* dlink_get_first() { return dlink_get(0); } // 获取“双向链表中最后1个元素的值” void* dlink_get_last() { return dlink_get(count-1); } // 将“pval”插入到index位置。成功,返回0;否则,返回-1。 int dlink_insert(int index, void* pval) { // 插入表头 if (index==0) return dlink_insert_first(pval); // 获取要插入的位置对应的节点 node *pindex=get_node(index); if (!pindex) return -1; // 创建“节点” node *pnode=create_node(pval); if (!pnode) return -1; pnode->prev = pindex->prev; pnode->next = pindex; pindex->prev->next = pnode; pindex->prev = pnode; // 节点个数+1 count++; return 0; } // 将“pval”插入到表头位置 int dlink_insert_first(void *pval) { node *pnode=create_node(pval); if (!pnode) return -1; pnode->prev = phead; pnode->next = phead->next; phead->next->prev = pnode; phead->next = pnode; count++; return 0; } // 将“pval”插入到末尾位置 int dlink_append_last(void *pval) { node *pnode=create_node(pval); if (!pnode) return -1; pnode->next = phead; pnode->prev = phead->prev; phead->prev->next = pnode; phead->prev = pnode; count++; return 0; } // 删除“双向链表中index位置的节点”。成功,返回0;否则,返回-1。 int dlink_delete(int index) { node *pindex=get_node(index); if (!pindex) { printf("%s failed! the index in out of bound!\n", __func__); return -1; } pindex->next->prev = pindex->prev; pindex->prev->next = pindex->next; free(pindex); count--; return 0; } // 删除第一个节点 int dlink_delete_first() { return dlink_delete(0); } // 删除组后一个节点 int dlink_delete_last() { return dlink_delete(count-1); } // 撤销“双向链表”。成功,返回0;否则,返回-1。 int destroy_dlink() { if (!phead) { printf("%s failed! dlink is null!\n", __func__); return -1; } node *pnode=phead->next; node *ptmp=NULL; while(pnode != phead) { ptmp = pnode; pnode = pnode->next; free(ptmp); } free(phead); phead = NULL; count = 0; return 0; }View Code
双向链表测试程序(dlink_test.c)
#include <stdio.h> #include "double_link.h" /** * C 语言实现的双向链表的测试程序。 * * (01) int_test() * 演示向双向链表操作“int数据”。 * (02) string_test() * 演示向双向链表操作“字符串数据”。 * (03) object_test() * 演示向双向链表操作“对象”。 * * @author skywang * @date 2013/11/07 */ // 双向链表操作int数据 void int_test() { int iarr[4] = {10, 20, 30, 40}; printf("\n----%s----\n", __func__); create_dlink(); // 创建双向链表 dlink_insert(0, &iarr[0]); // 向双向链表的表头插入数据 dlink_insert(0, &iarr[1]); // 向双向链表的表头插入数据 dlink_insert(0, &iarr[2]); // 向双向链表的表头插入数据 printf("dlink_is_empty()=%d\n", dlink_is_empty()); // 双向链表是否为空 printf("dlink_size()=%d\n", dlink_size()); // 双向链表的大小 // 打印双向链表中的全部数据 int i; int *p; int sz = dlink_size(); for (i=0; i<sz; i++) { p = (int *)dlink_get(i); printf("dlink_get(%d)=%d\n", i, *p); } destroy_dlink(); } void string_test() { char* sarr[4] = {"ten", "twenty", "thirty", "forty"}; printf("\n----%s----\n", __func__); create_dlink(); // 创建双向链表 dlink_insert(0, sarr[0]); // 向双向链表的表头插入数据 dlink_insert(0, sarr[1]); // 向双向链表的表头插入数据 dlink_insert(0, sarr[2]); // 向双向链表的表头插入数据 printf("dlink_is_empty()=%d\n", dlink_is_empty()); // 双向链表是否为空 printf("dlink_size()=%d\n", dlink_size()); // 双向链表的大小 // 打印双向链表中的全部数据 int i; char *p; int sz = dlink_size(); for (i=0; i<sz; i++) { p = (char *)dlink_get(i); printf("dlink_get(%d)=%s\n", i, p); } destroy_dlink(); } typedef struct tag_stu { int id; char name[20]; }stu; static stu arr_stu[] = { {10, "sky"}, {20, "jody"}, {30, "vic"}, {40, "dan"}, }; #define ARR_STU_SIZE ( (sizeof(arr_stu)) / (sizeof(arr_stu[0])) ) void object_test() { printf("\n----%s----\n", __func__); create_dlink(); // 创建双向链表 dlink_insert(0, &arr_stu[0]); // 向双向链表的表头插入数据 dlink_insert(0, &arr_stu[1]); // 向双向链表的表头插入数据 dlink_insert(0, &arr_stu[2]); // 向双向链表的表头插入数据 printf("dlink_is_empty()=%d\n", dlink_is_empty()); // 双向链表是否为空 printf("dlink_size()=%d\n", dlink_size()); // 双向链表的大小 // 打印双向链表中的全部数据 int i; int sz = dlink_size(); stu *p; for (i=0; i<sz; i++) { p = (stu *)dlink_get(i); printf("dlink_get(%d)=[%d, %s]\n", i, p->id, p->name); } destroy_dlink(); } int main() { int_test(); // 演示向双向链表操作“int数据”。 string_test(); // 演示向双向链表操作“字符串数据”。 object_test(); // 演示向双向链表操作“对象”。 return 0; }View Code
运行结果
----int_test---- dlink_is_empty()=0 dlink_size()=3 dlink_get(0)=30 dlink_get(1)=20 dlink_get(2)=10 ----string_test---- dlink_is_empty()=0 dlink_size()=3 dlink_get(0)=thirty dlink_get(1)=twenty dlink_get(2)=ten ----object_test---- dlink_is_empty()=0 dlink_size()=3 dlink_get(0)=[30, vic] dlink_get(1)=[20, jody] dlink_get(2)=[10, sky]
2. C++实现双链表
实现代码
双向链表文件(DoubleLink.h)
#ifndef DOUBLE_LINK_HXX #define DOUBLE_LINK_HXX #include <iostream> using namespace std; template<class T> struct DNode { public: T value; DNode *prev; DNode *next; public: DNode() { } DNode(T t, DNode *prev, DNode *next) { this->value = t; this->prev = prev; this->next = next; } }; template<class T> class DoubleLink { public: DoubleLink(); ~DoubleLink(); int size(); int is_empty(); T get(int index); T get_first(); T get_last(); int insert(int index, T t); int insert_first(T t); int append_last(T t); int del(int index); int delete_first(); int delete_last(); private: int count; DNode<T> *phead; private: DNode<T> *get_node(int index); }; template<class T> DoubleLink<T>::DoubleLink() : count(0) { // 创建“表头”。注意:表头没有存储数据! phead = new DNode<T>(); phead->prev = phead->next = phead; // 设置链表计数为0 //count = 0; } // 析构函数 template<class T> DoubleLink<T>::~DoubleLink() { // 删除所有的节点 DNode<T>* ptmp; DNode<T>* pnode = phead->next; while (pnode != phead) { ptmp = pnode; pnode=pnode->next; delete ptmp; } // 删除"表头" delete phead; phead = NULL; } // 返回节点数目 template<class T> int DoubleLink<T>::size() { return count; } // 返回链表是否为空 template<class T> int DoubleLink<T>::is_empty() { return count==0; } // 获取第index位置的节点 template<class T> DNode<T>* DoubleLink<T>::get_node(int index) { // 判断参数有效性 if (index<0 || index>=count) { cout << "get node failed! the index in out of bound!" << endl; return NULL; } // 正向查找 if (index <= count/2) { int i=0; DNode<T>* pindex = phead->next; while (i++ < index) { pindex = pindex->next; } return pindex; } // 反向查找 int j=0; int rindex = count - index -1; DNode<T>* prindex = phead->prev; while (j++ < rindex) { prindex = prindex->prev; } return prindex; } // 获取第index位置的节点的值 template<class T> T DoubleLink<T>::get(int index) { return get_node(index)->value; } // 获取第1个节点的值 template<class T> T DoubleLink<T>::get_first() { return get_node(0)->value; } // 获取最后一个节点的值 template<class T> T DoubleLink<T>::get_last() { return get_node(count-1)->value; } // 将节点插入到第index位置之前 template<class T> int DoubleLink<T>::insert(int index, T t) { if (index == 0) return insert_first(t); DNode<T>* pindex = get_node(index); DNode<T>* pnode = new DNode<T>(t, pindex->prev, pindex); pindex->prev->next = pnode; pindex->prev = pnode; count++; return 0; } // 将节点插入第一个节点处。 template<class T> int DoubleLink<T>::insert_first(T t) { DNode<T>* pnode = new DNode<T>(t, phead, phead->next); phead->next->prev = pnode; phead->next = pnode; count++; return 0; } // 将节点追加到链表的末尾 template<class T> int DoubleLink<T>::append_last(T t) { DNode<T>* pnode = new DNode<T>(t, phead->prev, phead); phead->prev->next = pnode; phead->prev = pnode; count++; return 0; } // 删除index位置的节点 template<class T> int DoubleLink<T>::del(int index) { DNode<T>* pindex = get_node(index); pindex->next->prev = pindex->prev; pindex->prev->next = pindex->next; delete pindex; count--; return 0; } // 删除第一个节点 template<class T> int DoubleLink<T>::delete_first() { return del(0); } // 删除最后一个节点 template<class T> int DoubleLink<T>::delete_last() { return del(count-1); } #endifView Code
双向链表测试文件(DlinkTest.cpp)
#include <iostream> #include "DoubleLink.h" using namespace std; // 双向链表操作int数据 void int_test() { int iarr[4] = {10, 20, 30, 40}; cout << "\n----int_test----" << endl; // 创建双向链表 DoubleLink<int>* pdlink = new DoubleLink<int>(); pdlink->insert(0, 20); // 将 20 插入到第一个位置 pdlink->append_last(10); // 将 10 追加到链表末尾 pdlink->insert_first(30); // 将 30 插入到第一个位置 // 双向链表是否为空 cout << "is_empty()=" << pdlink->is_empty() <<endl; // 双向链表的大小 cout << "size()=" << pdlink->size() <<endl; // 打印双向链表中的全部数据 int sz = pdlink->size(); for (int i=0; i<sz; i++) cout << "pdlink("<<i<<")=" << pdlink->get(i) <<endl; } void string_test() { string sarr[4] = {"ten", "twenty", "thirty", "forty"}; cout << "\n----string_test----" << endl; // 创建双向链表 DoubleLink<string>* pdlink = new DoubleLink<string>(); pdlink->insert(0, sarr[1]); // 将 sarr中第2个元素 插入到第一个位置 pdlink->append_last(sarr[0]); // 将 sarr中第1个元素 追加到链表末尾 pdlink->insert_first(sarr[2]); // 将 sarr中第3个元素 插入到第一个位置 // 双向链表是否为空 cout << "is_empty()=" << pdlink->is_empty() <<endl; // 双向链表的大小 cout << "size()=" << pdlink->size() <<endl; // 打印双向链表中的全部数据 int sz = pdlink->size(); for (int i=0; i<sz; i++) cout << "pdlink("<<i<<")=" << pdlink->get(i) <<endl; } struct stu { int id; char name[20]; }; static stu arr_stu[] = { {10, "sky"}, {20, "jody"}, {30, "vic"}, {40, "dan"}, }; #define ARR_STU_SIZE ( (sizeof(arr_stu)) / (sizeof(arr_stu[0])) ) void object_test() { cout << "\n----object_test----" << endl; // 创建双向链表 DoubleLink<stu>* pdlink = new DoubleLink<stu>(); pdlink->insert(0, arr_stu[1]); // 将 arr_stu中第2个元素 插入到第一个位置 pdlink->append_last(arr_stu[0]); // 将 arr_stu中第1个元素 追加到链表末尾 pdlink->insert_first(arr_stu[2]); // 将 arr_stu中第3个元素 插入到第一个位置 // 双向链表是否为空 cout << "is_empty()=" << pdlink->is_empty() <<endl; // 双向链表的大小 cout << "size()=" << pdlink->size() <<endl; // 打印双向链表中的全部数据 int sz = pdlink->size(); struct stu p; for (int i=0; i<sz; i++) { p = pdlink->get(i); cout << "pdlink("<<i<<")=[" << p.id << ", " << p.name <<"]" <<endl; } } int main() { int_test(); // 演示向双向链表操作“int数据”。 string_test(); // 演示向双向链表操作“字符串数据”。 object_test(); // 演示向双向链表操作“对象”。 return 0; }View Code
示例说明
在上面的示例中,我将双向链表的"声明"和"实现"都放在头文件中。而编程规范告诫我们:将类的声明和实现分离,在头文件(.h文件或.hpp)中尽量只包含声明,而在实现文件(.cpp文件)中负责实现!
那么为什么要这么做呢?这是因为,在双向链表的实现中,采用了模板;而C++编译器不支持对模板的分离式编译!简单点说,如果在DoubleLink.h中声明,而在DoubleLink.cpp中进行实现的话;当我们在其他类中创建DoubleLink的对象时,会编译出错。具体原因,可以参考"为什么C++编译器不能支持对模板的分离式编译"。
运行结果
----int_test---- is_empty()=0 size()=3 pdlink(0)=30 pdlink(1)=20 pdlink(2)=10 ----string_test---- is_empty()=0 size()=3 pdlink(0)=thirty pdlink(1)=twenty pdlink(2)=ten ----object_test---- is_empty()=0 size()=3 pdlink(0)=[30, vic] pdlink(1)=[20, jody] pdlink(2)=[10, sky]
3. Java实现双链表
实现代码
双链表类(DoubleLink.java)
/** * Java 实现的双向链表。 * 注:java自带的集合包中有实现双向链表,路径是:java.util.LinkedList * * @author skywang * @date 2013/11/07 */ public class DoubleLink<T> { // 表头 private DNode<T> mHead; // 节点个数 private int mCount; // 双向链表“节点”对应的结构体 private class DNode<T> { public DNode prev; public DNode next; public T value; public DNode(T value, DNode prev, DNode next) { this.value = value; this.prev = prev; this.next = next; } } // 构造函数 public DoubleLink() { // 创建“表头”。注意:表头没有存储数据! mHead = new DNode<T>(null, null, null); mHead.prev = mHead.next = mHead; // 初始化“节点个数”为0 mCount = 0; } // 返回节点数目 public int size() { return mCount; } // 返回链表是否为空 public boolean isEmpty() { return mCount==0; } // 获取第index位置的节点 private DNode<T> getNode(int index) { if (index<0 || index>=mCount) throw new IndexOutOfBoundsException(); // 正向查找 if (index <= mCount/2) { DNode<T> node = mHead.next; for (int i=0; i<index; i++) node = node.next; return node; } // 反向查找 DNode<T> rnode = mHead.prev; int rindex = mCount - index -1; for (int j=0; j<rindex; j++) rnode = rnode.prev; return rnode; } // 获取第index位置的节点的值 public T get(int index) { return getNode(index).value; } // 获取第1个节点的值 public T getFirst() { return getNode(0).value; } // 获取最后一个节点的值 public T getLast() { return getNode(mCount-1).value; } // 将节点插入到第index位置之前 public void insert(int index, T t) { if (index==0) { DNode<T> node = new DNode<T>(t, mHead, mHead.next); mHead.next.prev = node; mHead.next = node; mCount++; return ; } DNode<T> inode = getNode(index); DNode<T> tnode = new DNode<T>(t, inode.prev, inode); inode.prev.next = tnode; inode.next = tnode; mCount++; return ; } // 将节点插入第一个节点处。 public void insertFirst(T t) { insert(0, t); } // 将节点追加到链表的末尾 public void appendLast(T t) { DNode<T> node = new DNode<T>(t, mHead.prev, mHead); mHead.prev.next = node; mHead.prev = node; mCount++; } // 删除index位置的节点 public void del(int index) { DNode<T> inode = getNode(index); inode.prev.next = inode.next; inode.next.prev = inode.prev; inode = null; mCount--; } // 删除第一个节点 public void deleteFirst() { del(0); } // 删除最后一个节点 public void deleteLast() { del(mCount-1); } }View Code
测试程序(DlinkTest.java)
/** * Java 实现的双向链表。 * 注:java自带的集合包中有实现双向链表,路径是:java.util.LinkedList * * @author skywang * @date 2013/11/07 */ public class DlinkTest { // 双向链表操作int数据 private static void int_test() { int[] iarr = {10, 20, 30, 40}; System.out.println("\n----int_test----"); // 创建双向链表 DoubleLink<Integer> dlink = new DoubleLink<Integer>(); dlink.insert(0, 20); // 将 20 插入到第一个位置 dlink.appendLast(10); // 将 10 追加到链表末尾 dlink.insertFirst(30); // 将 30 插入到第一个位置 // 双向链表是否为空 System.out.printf("isEmpty()=%b\n", dlink.isEmpty()); // 双向链表的大小 System.out.printf("size()=%d\n", dlink.size()); // 打印出全部的节点 for (int i=0; i<dlink.size(); i++) System.out.println("dlink("+i+")="+ dlink.get(i)); } private static void string_test() { String[] sarr = {"ten", "twenty", "thirty", "forty"}; System.out.println("\n----string_test----"); // 创建双向链表 DoubleLink<String> dlink = new DoubleLink<String>(); dlink.insert(0, sarr[1]); // 将 sarr中第2个元素 插入到第一个位置 dlink.appendLast(sarr[0]); // 将 sarr中第1个元素 追加到链表末尾 dlink.insertFirst(sarr[2]); // 将 sarr中第3个元素 插入到第一个位置 // 双向链表是否为空 System.out.printf("isEmpty()=%b\n", dlink.isEmpty()); // 双向链表的大小 System.out.printf("size()=%d\n", dlink.size()); // 打印出全部的节点 for (int i=0; i<dlink.size(); i++) System.out.println("dlink("+i+")="+ dlink.get(i)); } // 内部类 private static class Student { private int id; private String name; public Student(int id, String name) { this.id = id; this.name = name; } @Override public String toString() { return "["+id+", "+name+"]"; } } private static Student[] students = new Student[]{ new Student(10, "sky"), new Student(20, "jody"), new Student(30, "vic"), new Student(40, "dan"), }; private static void object_test() { System.out.println("\n----object_test----"); // 创建双向链表 DoubleLink<Student> dlink = new DoubleLink<Student>(); dlink.insert(0, students[1]); // 将 students中第2个元素 插入到第一个位置 dlink.appendLast(students[0]); // 将 students中第1个元素 追加到链表末尾 dlink.insertFirst(students[2]); // 将 students中第3个元素 插入到第一个位置 // 双向链表是否为空 System.out.printf("isEmpty()=%b\n", dlink.isEmpty()); // 双向链表的大小 System.out.printf("size()=%d\n", dlink.size()); // 打印出全部的节点 for (int i=0; i<dlink.size(); i++) { System.out.println("dlink("+i+")="+ dlink.get(i)); } } public static void main(String[] args) { int_test(); // 演示向双向链表操作“int数据”。 string_test(); // 演示向双向链表操作“字符串数据”。 object_test(); // 演示向双向链表操作“对象”。 } }View Code
运行结果
----int_test---- isEmpty()=false size()=3 dlink(0)=30 dlink(1)=20 dlink(2)=10 ----string_test---- isEmpty()=false size()=3 dlink(0)=thirty dlink(1)=twenty dlink(2)=ten ----object_test---- isEmpty()=false size()=3 dlink(0)=[30, vic] dlink(1)=[20, jody] dlink(2)=[10, sky]
相关文章推荐
- 二叉查找树实现实例(C语言)
- 2013级C++第5周(春)项目——用构造函数初始化【项目1.2-三角形类的构造函数】
- C++模板:Dijkstra+优先队列
- 2013级C++第5周(春)项目——用构造函数初始化【项目1-三角形类的构造函数】
- C语言中函数参数的省略号
- C++ 基础学习-3
- C/C++宏定义详解
- C语言结构类型变量的说明
- C++虚拟(Virtual)和拷贝(Copy)的若干问题
- 黑马程序员_OC语言的Foundation 上
- RootKits——windows内核的安全防护
- 蓝牙温度上位机总结
- C语言文章词语频率统计
- 研发Android Framework所需的基础工具和C++基础知识
- 【嵌入式开发】C语言 命令行参数 函数指针 gdb调试
- 【嵌入式开发】C语言 命令行参数 函数指针 gdb调试
- C语言 命令行参数 函数指针 gdb调试
- 读书笔记_Effective_C++_条款四十一:了解隐式接口和编译期多态
- 【C/C++】C++文件操作
- C++11保留字