数据结构之单链表：深入解析从零实现

后端

2024-01-30 15:50:49

单链表：深入浅出，用画图揭秘数据结构的奥秘

踏入数据结构的浩瀚世界，我们宛如探险家，不断发掘其中的奥秘。单链表，作为一颗璀璨的明珠，以其简洁优雅的身姿俘获着无数程序员的心。今天，让我们踏上单链表的探索之旅，从零开始，步步解读，用画图的方式将这个抽象的概念具象化，让它不再晦涩难懂。

单链表：一个概念的诞生

单链表是一种线性数据结构，由一系列节点组成，每个节点包含两个域：一个用于存储数据，另一个用于指向下一个节点。与数组不同，链表中的节点并不是连续存储在内存中的，而是通过指针连接起来。

想象一下，你有一串珍珠项链，每一颗珍珠代表一个节点。珍珠上的孔洞就相当于指针，将一颗颗珍珠连接起来，形成一条长长的链子。这就是单链表的本质。

单链表的接口函数：操作链表的利器

为了操作单链表，我们需要一些基本的接口函数，就像操控珍珠项链的工具一样：

创建链表：就像用绳子串起珍珠，创建一个空的链表。
插入节点：就像在项链上添加一颗新珍珠，在链表中插入一个新节点。
删除节点：就像从项链上取下一颗珍珠，从链表中删除一个节点。
查找节点：就像在项链中寻找一颗特定的珍珠，在链表中找到一个特定的节点。
遍历链表：就像一颗颗数着珍珠，遍历链表中的所有节点。

从零实现单链表接口函数：亲自动手，领悟精髓

现在，让我们从头开始实现这些接口函数。就像亲手制作一条珍珠项链，我们从一个简单的头结点开始，然后根据需要插入和删除节点：

struct Node {
    int data;
    Node *next;
};

class LinkedList {
public:
    LinkedList() : head(nullptr) {}

    void insert(int data) {
        Node *newNode = new Node{data, nullptr};
        if (head == nullptr) {
            head = newNode;
        } else {
            Node *curr = head;
            while (curr->next != nullptr) {
                curr = curr->next;
            }
            curr->next = newNode;
        }
    }

    void delete(int data) {
        if (head == nullptr) {
            return;
        }

        Node *curr = head;
        Node *prev = nullptr;
        while (curr != nullptr && curr->data != data) {
            prev = curr;
            curr = curr->next;
        }

        if (curr == nullptr) {
            return;
        } else if (prev == nullptr) {
            head = curr->next;
        } else {
            prev->next = curr->next;
        }
        delete curr;
    }

    Node* find(int data) {
        Node *curr = head;
        while (curr != nullptr && curr->data != data) {
            curr = curr->next;
        }
        return curr;
    }

    void traverse() {
        Node *curr = head;
        while (curr != nullptr) {
            std::cout << curr->data << " ";
            curr = curr->next;
        }
        std::cout << std::endl;
    }

private:
    Node *head;
};