单链表入门指南：快速掌握非循环单链表知识

闲谈

2022-11-09 22:23:27

非循环单链表：链表世界的基本构建块

什么是非循环单链表？

想象一下一条单行道，其中每辆车都与它前面的车相连。这就是非循环单链表的本质。它是一种链表，其中的每个元素（称为结点）都包含数据和指向下一个元素的指针。不同于循环单链表，非循环单链表的最后一个元素的指针指向空，从而创建一条线性路径。

非循环单链表的特点

单向：元素只能从表头（起始点）向表尾（末尾）遍历。
可变长度：链表可以动态地增长或缩短，添加或删除元素。
内存高效：与其他数据结构（如数组）相比，单链表不需要预分配内存。

非循环单链表的优点

易于插入和删除元素： 由于每个结点都与它的下一个结点相连，插入和删除元素非常容易。
节省空间： 单链表只存储数据和指向下一个结点的指针，因此比存储所有元素的数组更节省空间。
有序存储： 元素可以按顺序存储，从而方便搜索和排序。

非循环单链表的应用

非循环单链表广泛应用于各种计算机科学场景中，包括：

存储数据元素
实现队列和栈
哈希表的底层数据结构
图的表示
浏览器历史记录的跟踪

如何实现非循环单链表？

实现非循环单链表需要以下步骤：

创建结点结构： 创建一个包含数据和指向下一个结点的指针的结点结构。
创建表头： 创建一个指向链表第一个结点的表头指针。
连接结点： 使用指针将结点链接在一起，创建从表头到表尾的路径。
终止链表： 设置最后一个结点的指针为空，以标记链表的结束。

代码示例

以下是用 C++ 实现非循环单链表的代码示例：

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

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

    void insert_at_head(int data) {
        Node* new_node = new Node{data, head};
        head = new_node;
    }

    void insert_at_tail(int data) {
        Node* new_node = new Node{data, nullptr};
        if (head == nullptr) {
            head = new_node;
        } else {
            Node* current = head;
            while (current->next != nullptr) {
                current = current->next;
            }
            current->next = new_node;
        }
    }

    void delete_at_head() {
        if (head == nullptr) {
            return;
        }
        Node* temp = head;
        head = head->next;
        delete temp;
    }

    void delete_at_tail() {
        if (head == nullptr) {
            return;
        }
        if (head->next == nullptr) {
            delete head;
            head = nullptr;
            return;
        }
        Node* current = head;
        while (current->next->next != nullptr) {
            current = current->next;
        }
        delete current->next;
        current->next = nullptr;
    }

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

private:
    Node* head;
};