这篇文章主要介绍了C#数据结构之单链表(LinkList)实现方法,结合实例形式较为详细的分析了单链表的原理、定义与C#具体实现技巧,具有一定参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下
这篇文章主要介绍了C#数据结构之单链表(LinkList)实现方法,结合实例形式较为详细的分析了单链表的原理、定义与C#具体实现技巧,具有一定参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下
正文
C#数据结构之单链表(LinkList)实例详解
本文实例讲述了C#数据结构之单链表(LinkList)实现方法。分享给大家供大家参考，具体如下：
这里我们来看下“单链表(LinkList)”。在上一篇《C#数据结构之顺序表(SeqList)实例详解》的最后，我们指出了：顺序表要求开辟一组连续的内存空间，而且插入/删除元素时，为了保证元素的顺序性，必须对后面的元素进行移动。如果你的应用中需要频繁对元素进行插入/删除，那么开销会很大。
而链表结构正好相反，先来看下结构：
每个元素至少具有二个属性：data和next。data用来存放数据，而next用来指出它后面的元素是谁(有点“指针”的意思)。
链表中的元素，通常也称为节点Node，下面是泛型版本的Node.cs
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namespace 线性表{ public class Node<T> { private T data; private Node<T> next; public Node(T val, Node<T> p) { data = val; next = p; } public Node(Node<T> p) { next = p; } public Node(T val) { data = val; next = null; } public Node() { data = default(T); next = null; } public T Data { get { return data; } set { data = value; } } public Node<T> Next { get { return next; } set { next = value; } } }} |
链表在存储上并不要求所有元素按顺序存储，因为用节点的next就能找到下一个节点，这好象一根“用珠子串成的链子”，要找到其中的某一颗珠子，只要从第一颗节点(通常称为Head节点)开始，不断根据next指向找到下一个，直到找到需要的节点为止。
链表中需要有一个Head节点做为开始，这跟顺序表有所不同，下面是单链表的实现:
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using System;using System.Text;namespace 线性表{ public class LinkList<T> : IListDS<T> { private Node<T> head; public Node<T> Head { get { return head; } set { head = value; } } public LinkList() { head = null; } /// <summary> /// 类索引器 /// </summary> /// <param name="index"></param> /// <returns></returns> public T this[int index] { get { return this.GetItemAt(index); } } /// <summary> /// 返回单链表的长度 /// </summary> /// <returns></returns> public int Count() { Node<T> p = head; int len = 0; while (p != null) { len++; p = p.Next; } return len; } /// <summary> /// 清空 /// </summary> public void Clear() { head = null; } /// <summary> /// 是否为空 /// </summary> /// <returns></returns> public bool IsEmpty() { return head == null; } /// <summary> /// 在最后附加元素 /// </summary> /// <param name="item"></param> public void Append(T item) { Node<T> d = new Node<T>(item); Node<T> n = new Node<T>(); if (head == null) { head = d; return; } n = head; while (n.Next != null) { n = n.Next; } n.Next = d; } //前插 public void InsertBefore(T item, int i) { if (IsEmpty() || i < 0) { Console.WriteLine("List is empty or Position is error!"); return; } //在最开头插入 if (i == 0) { Node<T> q = new Node<T>(item); q.Next = Head;//把"头"改成第二个元素 head = q;//把自己设置为"头" return; } Node<T> n = head; Node<T> d = new Node<T>(); int j = 0; //找到位置i的前一个元素d while (n.Next != null && j < i) { d = n; n = n.Next; j++; } if (n.Next == null) //说明是在最后节点插入(即追加) { Node<T> q = new Node<T>(item); n.Next = q; q.Next = null; } else { if (j == i) { Node<T> q = new Node<T>(item); d.Next = q; q.Next = n; } } } /// <summary> /// 在位置i后插入元素item /// </summary> /// <param name="item"></param> /// <param name="i"></param> public void InsertAfter(T item, int i) { if (IsEmpty() || i < 0) { Console.WriteLine("List is empty or Position is error!"); return; } if (i == 0) { Node<T> q = new Node<T>(item); q.Next = head.Next; head.Next = q; return; } Node<T> p = head; int j = 0; while (p != null && j < i) { p = p.Next; j++; } if (j == i) { Node<T> q = new Node<T>(item); q.Next = p.Next; p.Next = q; } else { Console.WriteLine("Position is error!"); } } /// <summary> /// 删除位置i的元素 /// </summary> /// <param name="i"></param> /// <returns></returns> public T RemoveAt(int i) { if (IsEmpty() || i < 0) { Console.WriteLine("Link is empty or Position is error!"); return default(T); } Node<T> q = new Node<T>(); if (i == 0) { q = head; head = head.Next; return q.Data; } Node<T> p = head; int j = 0; while (p.Next != null && j < i) { j++; q = p; p = p.Next; } if (j == i) { q.Next = p.Next; return p.Data; } else { Console.WriteLine("The node is not exist!"); return default(T); } } /// <summary> /// 获取指定位置的元素 /// </summary> /// <param name="i"></param> /// <returns></returns> public T GetItemAt(int i) { if (IsEmpty()) { Console.WriteLine("List is empty!"); return default(T); } Node<T> p = new Node<T>(); p = head; if (i == 0) { return p.Data; } int j = 0; while (p.Next != null && j < i) { j++; p = p.Next; } if (j == i) { return p.Data; } else { Console.WriteLine("The node is not exist!"); return default(T); } } //按元素值查找索引 public int IndexOf(T value) { if (IsEmpty()) { Console.WriteLine("List is Empty!"); return -1; } Node<T> p = new Node<T>(); p = head; int i = 0; while (!p.Data.Equals(value) && p.Next != null) { p = p.Next; i++; } return i; } /// <summary> /// 元素反转 /// </summary> public void Reverse() { LinkList<T> result = new LinkList<T>(); Node<T> t = this.head; result.Head = new Node<T>(t.Data); t = t.Next; //(把当前链接的元素从head开始遍历，逐个插入到另一个空链表中，这样得到的新链表正好元素顺序跟原链表是相反的) while (t!=null) { result.InsertBefore(t.Data, 0); t = t.Next; } this.head = result.head;//将原链表直接挂到"反转后的链表"上 result = null;//显式清空原链表的引用，以便让GC能直接回收 } public override string ToString() { StringBuilder sb = new StringBuilder(); Node<T> n = this.head; sb.Append(n.Data.ToString() + ","); while (n.Next != null) { sb.Append(n.Next.Data.ToString() + ","); n = n.Next; } return sb.ToString().TrimEnd(','); } }} |
下面是单链表插入和删除的算法图解：
可以看到：链表在元素插入/删除时，无需对后面的元素进行移动，只需要修改自身以及相邻节点的next指向即可，所以插入/删除元素的开销要比顺序表小得多。但是也应该注意到，其它操作比如：查找元素，反转倒置链表等，有可能需要遍历整个链表中的所有元素。
测试代码片断：
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Console.WriteLine("-------------------------------------");Console.WriteLine("单链表测试开始...");LinkList<string> link = new LinkList<string>();link.Head = new Node<string>("x");link.InsertBefore("w", 0);link.InsertBefore("v", 0);link.Append("y");link.InsertBefore("z", link.Count());Console.WriteLine(link.Count());//5Console.WriteLine(link.ToString());//v,w,x,y,zConsole.WriteLine(link[1]);//wConsole.WriteLine(link[0]);//vConsole.WriteLine(link[4]);//zConsole.WriteLine(link.IndexOf("z"));//4Console.WriteLine(link.RemoveAt(2));//xConsole.WriteLine(link.ToString());//v,w,y,zlink.InsertBefore("x", 2);Console.WriteLine(link.ToString());//v,w,x,y,zConsole.WriteLine(link.GetItemAt(2));//xlink.Reverse();Console.WriteLine(link.ToString());//z,y,x,w,vlink.InsertAfter("1", 0);link.InsertAfter("2", 1);link.InsertAfter("6", 5);link.InsertAfter("8", 7);link.InsertAfter("A", 10);//Position is error!Console.WriteLine(link.ToString()); //z,1,2,y,x,w,6,v,8 |
至于具体在实际应用中应该选用顺序表 or 链表，主要是看：对于元素插入/删除的频繁程度以及对于内存分配的苛刻程度。 如果不要求一开始就分配一组连续的内存区域，可以根据元素的增加而自动加大内存的使用量，或者插入/删除的次数很多，那么建议使用链表，反之用顺序表。
最后指出：可以给节点再添加一个prev元素，用于指出前一个节点是谁，即同时有next和prev二个指向，这种改进后的链表称为“双向链表”，它有助于某些情况下减少遍历循环的次数，本文中的这种仅有一个next指向的链表，称为“单链表”。
希望本文所述对大家C#程序设计有所帮助。
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