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链表【数据结构】

news 2025/8/3 8:53:52

参考链接：
https://blog.csdn.net/Edward_Asia/article/details/120876314
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链表是一种常见的数据结构，它由一系列节点组成，每个节点包含数据部分和指向下一个节点的指针。链表可以分为单链表、双链表和循环链表等。以下是链表的基本概念和操作，以及 C++ 中如何实现和使用链表。

1. 单链表

单链表是最简单的链表形式，每个节点包含一个数据域和一个指向下一个节点的指针。

节点定义

struct ListNode {int val;        // 数据域ListNode* next; // 指向下一个节点的指针ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {} // 构造函数
};

基本操作

插入节点
- 在链表头部插入节点。
- 在链表尾部插入节点。
- 在链表中间插入节点。
删除节点
- 删除链表头部节点。
- 删除链表尾部节点。
- 删除链表中间节点。
遍历链表
- 从头到尾遍历链表。
查找节点
- 查找链表中是否存在某个值的节点。

2. 双链表

双链表的每个节点包含两个指针，一个指向前一个节点，一个指向后一个节点。

节点定义

struct DoublyListNode {int val;              // 数据域DoublyListNode* prev; // 指向前一个节点的指针DoublyListNode* next; // 指向后一个节点的指针DoublyListNode(int x) : val(x), prev(nullptr), next(nullptr) {} // 构造函数
};

基本操作

插入节点
- 在链表头部插入节点。
- 在链表尾部插入节点。
- 在链表中间插入节点。
删除节点
- 删除链表头部节点。
- 删除链表尾部节点。
- 删除链表中间节点。
遍历链表
- 从头到尾遍历链表。
- 从尾到头遍历链表。
查找节点
- 查找链表中是否存在某个值的节点。

3. 循环链表

循环链表的最后一个节点的指针指向链表的头节点，形成一个环。

节点定义

struct CircularListNode {int val;               // 数据域CircularListNode* next; // 指向下一个节点的指针CircularListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {} // 构造函数
};

基本操作

插入节点
- 在链表头部插入节点。
- 在链表尾部插入节点。
- 在链表中间插入节点。
删除节点
- 删除链表头部节点。
- 删除链表尾部节点。
- 删除链表中间节点。
遍历链表
- 从头到尾遍历链表，注意避免无限循环。
查找节点
- 查找链表中是否存在某个值的节点。

4. C++ 标准库中的链表

C++ 标准库提供了 std::list，这是一个双向链表的实现。它提供了丰富的操作接口，可以方便地进行插入、删除和遍历等操作。

示例代码

#include <iostream>
#include <list>int main() {std::list<int> myList;// 插入元素myList.push_back(1);myList.push_back(2);myList.push_back(3);// 遍历链表for (int value : myList) {std::cout << value << " ";}std::cout << std::endl;// 删除元素myList.pop_back();// 再次遍历链表for (int value : myList) {std::cout << value << " ";}std::cout << std::endl;return 0;
}

5. 单链表的实现

以下是一个简单的单链表实现，包括插入、删除和遍历操作。

代码实现

#include <iostream>struct ListNode {int val;ListNode* next;ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
};class LinkedList {
private:ListNode* head;public:LinkedList() : head(nullptr) {}// 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* temp = head;while (temp->next != nullptr) {temp = temp->next;}temp->next = newNode;}// 删除链表头部节点void deleteAtHead() {if (head == nullptr) return;ListNode* temp = head;head = head->next;delete temp;}// 删除链表尾部节点void deleteAtTail() {if (head == nullptr) return;if (head->next == nullptr) {delete head;head = nullptr;return;}ListNode* temp = head;while (temp->next->next != nullptr) {temp = temp->next;}delete temp->next;temp->next = nullptr;}// 遍历链表void print() {ListNode* temp = head;while (temp != nullptr) {std::cout << temp->val << " ";temp = temp->next;}std::cout << std::endl;}
};int main() {LinkedList list;list.insertAtHead(3);list.insertAtHead(2);list.insertAtHead(1);list.print(); // 输出 1 2 3list.insertAtTail(4);list.insertAtTail(5);list.print(); // 输出 1 2 3 4 5list.deleteAtHead();list.print(); // 输出 2 3 4 5list.deleteAtTail();list.print(); // 输出 2 3 4return 0;
}