华为od机试 - 单向链表中间节点 c++

时间: 2023-05-08 21:00:33 浏览: 190

用C++实现单向链表

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在计算机科学中，数据结构是组织和存储数据的方式，而链表是一种常用的数据结构，它在内存中不连续地存储元素。本篇文章将详细讲解如何使用C++来实现一个单向链表，以及相关的概念和操作。单向链表是由一系列节点构成的，每个节点包含两个部分：数据元素（data）和指向下一个节点的指针（next）。由于链表中的节点不需要连续存储，因此插入和删除操作通常比数组更高效，特别是在动态改变数据集大小的情况下。在C++中，我们可以使用模板类来创建一个通用的单向链表，这样可以存储任何类型的数据。下面是一个简单的单向链表实现： ```cpp template <typename T> struct Node { T data; Node* next; }; template <typename T> class LinkedList { private: Node<T>* head; // 链表头节点 int size; // 链表的长度 public: // 构造函数 LinkedList() : head(nullptr), size(0) {} // 析构函数 ~LinkedList() { while (head != nullptr) { Node<T>* temp = head; head = head->next; delete temp; } } // 插入节点 void insert(int index, const T& value) { if (index < 0 || index > size) throw std::out_of_range("Invalid index"); if (index == 0) { head = new Node<T>{value, head}; } else { Node<T>* current = head; for (int i = 0; i < index - 1; ++i) { current = current->next; } current->next = new Node<T>{value, current->next}; } size++; } // 删除节点 void remove(int index) { if (index < 0 || index >= size) throw std::out_of_range("Invalid index"); if (index == 0) { Node<T>* temp = head; head = head->next; delete temp; } else { Node<T>* current = head; for (int i = 0; i < index - 1; ++i) { current = current->next; } Node<T>* temp = current->next; current->next = current->next->next; delete temp; } size--; } // 获取节点值 T get(int index) const { if (index < 0 || index >= size) throw std::out_of_range("Invalid index"); Node<T>* current = head; for (int i = 0; i < index; ++i) { current = current->next; } return current->data; } // 设置节点值 void set(int index, const T& value) { if (index < 0 || index >= size) throw std::out_of_range("Invalid index"); Node<T>* current = head; for (int i = 0; i < index; ++i) { current = current->next; } current->data = value; } // 获取链表长度 int size() const { return size; } // 检查链表是否为空 bool empty() const { return size == 0; } // 打印链表 void print() const { Node<T>* current = head; while (current != nullptr) { std::cout << current->data << " "; current = current->next; } std::cout << std::endl; } }; ``` 这个模板类`LinkedList`提供了插入、删除、获取、设置节点值以及检查链表状态等基本操作。通过`insert`方法可以在指定位置插入新节点，`remove`方法用于删除指定位置的节点。`get`和`set`方法分别用于读取和修改特定索引处的节点值。`size()`返回链表的长度，`empty()`检查链表是否为空，而`print`方法则用于打印链表的所有元素。请注意，链表操作的时间复杂度与所处的位置有关。例如，插入或删除链表开头的元素通常只需O(1)时间，但若要在链表中间或末尾进行这些操作，则需要O(n)时间，因为可能需要遍历整个链表。在实际编程中，链表常用于实现队列、栈、哈希表等数据结构，或者作为其他算法（如二分查找、排序）的基础。熟练掌握链表的使用对于理解和优化程序性能至关重要。

单向链表是一种数据结构，它由一系列节点组成，每个节点包含两部分：数据和指向下一个节点的指针。链表的头节点指向第一个节点，而最后一个节点则指向 NULL。在单向链表中，查找中间节点的过程需要遍历整个链表，才能确定链表中间的节点。为了找到单向链表中间节点 c，我们可以使用两个指针，一个慢指针和一个快指针。快指针每次向前跳两个节点，慢指针每次向前跳一个节点。当快指针到达链表末尾时，慢指针所在的节点即为中间节点。具体实现过程如下：定义两个指针，分别指向链表头部上的第一个节点。然后，将快指针向前跳两个节点，将慢指针向前跳一个节点。如果快指针还有节点可以跳，那么就继续向前跳两个节点，同时慢指针继续向前跳一个节点。当快指针到达链表末尾时，慢指针所在的节点即为中间节点。当链表中有偶数个节点时，取中间节点时有两种方法。一是取中间节点的左边节点，即第 n/2 个节点；二是取中间节点的右边节点，即第 (n/2)+1 个节点。两种方法可以根据题目需求自行选择。总之，在单向链表中查找中间节点，可以通过慢指针和快指针的方法来实现，该方法的时间复杂度为 O(n)。

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