玩转 Rust 单链表：从创建到常见操作全攻略

2023-02-20 09:44:36

用 Rust 构建单链表：指南

1. 单链表简介

单链表是一种线性数据结构，由一连串的节点组成，每个节点包含一个数据元素和指向下一个节点的指针。由于每个节点仅指向其后继，因此它被称为单链表。在 Rust 中，单链表的实现非常简单，只需定义一个包含数据和指向下一个节点的指针的链表节点结构体即可。

2. 创建单链表

第一步是定义链表节点的结构体：

struct Node<T> {
    data: T,
    next: Option<Box<Node<T>>>,
}

data 字段存储节点的数据元素。
next 字段是一个指向下一个节点的可选指针，它可能是 None（空指针）或 Some(Box<Node<T>>)（指向一个节点的指针）。

接下来，创建一个链表头节点，它指向链表的第一个数据节点：

let mut head: Option<Box<Node<i32>>> = None;

现在，根据需要插入或删除节点：

使用 push() 方法在链表末尾插入新节点。
使用 pop() 方法从链表末尾删除节点。
使用 insert() 方法在指定位置插入新节点。
使用 remove() 方法删除指定位置的节点。

3. 常见链表操作

除了基本的插入和删除操作外，单链表还支持以下操作：

len()：返回链表长度。
is_empty()：检查链表是否为空。
iter()：返回一个迭代器，用于遍历链表中的所有节点。
find()：在链表中查找指定的数据元素。
reverse()：将链表反转。

这些操作可以通过实现 List 特征来实现，该特征定义了单链表的常见操作。

4. Rust 单链表示例

以下示例展示了如何创建、插入和遍历单链表：

struct Node<T> {
    data: T,
    next: Option<Box<Node<T>>>,
}

struct List<T> {
    head: Option<Box<Node<T>>>,
}

impl<T> List<T> {
    fn new() -> List<T> {
        List { head: None }
    }

    fn push(&mut self, data: T) {
        let new_node = Box::new(Node { data, next: None });
        match self.head {
            Some(ref mut node) => node.next = Some(new_node),
            None => self.head = Some(new_node),
        }
    }

    fn iter(&self) -> ListIterator<T> {
        ListIterator { node: self.head.as_ref() }
    }
}

struct ListIterator<'a, T> {
    node: Option<&'a Node<T>>,
}

impl<'a, T> Iterator for ListIterator<'a, T> {
    type Item = &'a T;

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        match self.node {
            Some(node) => {
                self.node = node.next.as_ref();
                Some(&node.data)
            }
            None => None,
        }
    }
}

fn main() {
    let mut list = List::new();
    list.push(1);
    list.push(2);
    list.push(3);

    for item in list.iter() {
        println!("{}", item);
    }
}