C++实现链表:动态内存分配与单向链表操作
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更新于2024-08-19
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"这篇资源是关于清华大学C++课程中第9章链表的讲解,主要涵盖了链表的基本概念、单向链表的定义与操作。通过动态内存分配和自引用结构来实现链表,允许在链表的任意位置进行元素的插入和删除。"
在编程领域,链表是一种非常重要的数据结构,它不同于数组,不需要预先定义固定的大小。在本章节中,首先介绍了链表的基本概念,强调了其优于结构数组的地方,即链表可以根据需要动态地分配和释放内存,避免了固定大小数组可能导致的空间浪费。
链表由一系列自引用结构组成,每个结构(也称为节点)包含数据以及一个指向下一个节点的指针。在C++中,我们可以定义一个结构体来表示链表的节点,例如:
```cpp
struct node {
int data;
node* next;
};
```
这里的`data`用于存储实际的数据,`next`是一个指向下一个`node`类型的指针,用于连接链表中的各个节点。当`next`为`NULL`时,表示链表的末尾。
单向链表是最基础的链表类型,每个节点只有一个指向下一个节点的指针。创建一个单向链表通常包括以下步骤:
1. 声明一个链首指针变量`head`并初始化为`NULL`,表示链表为空。
2. 通过`malloc`或`new`动态分配一个新的节点,并将其插入链尾。
3. 重复第二步,直到达到所需的节点数量。
例如,以下代码展示了如何创建一个读入n个整数的链表:
```cpp
#include <iostream>
struct node {
int data;
node* next;
};
node* createList(int n) {
node* temp, * tail = NULL, * head = NULL;
int num;
for (int i = 0; i < n; ++i) {
std::cin >> num;
temp = new node;
temp->data = num;
temp->next = NULL;
if (head == NULL) {
head = temp;
tail = temp;
} else {
tail->next = temp;
tail = temp;
}
}
return head;
}
int main() {
int n;
std::cout << "Please enter the number of nodes: ";
std::cin >> n;
if (n > 0) {
node* listHead = createList(n);
// 进行其他操作...
}
return 0;
}
```
在这个例子中,`createList`函数接收一个整数n,然后读取n个整数,每个整数被用来创建一个新的节点并插入到链表的尾部。`main`函数则负责获取用户输入的节点数量,并调用`createList`函数来构建链表。
链表的插入和删除操作相比数组更加灵活,但访问速度较慢,因为需要通过指针逐个遍历。在处理动态数据集或需要频繁插入和删除元素的场景中,链表是很好的选择。理解链表的概念和操作对于深入学习数据结构和算法至关重要,也是C++程序员必备的基础知识。
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