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  • C#实现单链表(线性表)

    顺序表由连续内存构成,链表则不同。顺序表的优势在于查找,链表的优势在于插入元素等操作。顺序表的例子:http://blog.csdn.net/suinon/archive/2010/02/28/5333668.aspx

    要注意的是,单链表的Add()方法最好不要频繁调用,尤其是链表长度较长的时候,因为每次Add,都会从头节点到尾节点进行遍历,这个缺点的优化方法是将节点添加到头部,但顺序是颠倒的。

    所以,在下面的例子中,执行Purge(清洗重复元素)的时候,没有使用Add()方法去添加元素,而是定义一个节点,让它始终指向目标单链表的最后一个节点,这样就不用每次都从头到尾遍历。

    此外,链表还可以做成循环链表,即最后一个结点的next属性等于head,主要操作与单链表相似,判断最后一个结点,不是等于null,而是等于head

    using System;   
    using System.Collections.Generic;   
    using System.Linq;   
    using System.Text;   
    namespace LinearList   
    {   
        //定义线性表的行为,可供顺序表类和单链表类继承   
        public interface IListDS<T>   
        {   
            int GetLength();   
            void Insert(T item, int i);   
            void Add(T item);   
            bool IsEmpty();   
            T GetElement(int i);   
            void Delete(int i);   
            void Clear();   
            int LocateElement(T item);   
            void Reverse();   
        }   
        //链表节点类   
        class Node<T>   
        {   
            private T tData;   
            private Node<T> nNext;   
            public T Data   
            {   
                get { return this.tData; }   
                set { this.tData = value; }   
            }   
            public Node<T> Next   
            {   
                get { return this.nNext; }   
                set { this.nNext = value; }   
            }   
            public Node()   
            {   
                this.tData = default(T);   
                this.nNext = null;   
            }   
            public Node(T t)   
            {   
                this.tData = t;   
                this.nNext = null;   
            }   
            public Node(T t,Node<T> node)   
            {   
                this.tData = t;   
                this.nNext = node;   
            }   
        }   
        //该枚举表示单链表Add元素的位置,分头部和尾部两种   
        enum AddPosition {Head,Tail};   
        //单链表类   
        class LinkedList<T>:IListDS<T>   
        {   
            private Node<T> tHead;//单链表的表头   
            public Node<T> Head   
            {   
                get { return this.tHead; }   
                set { this.tHead = value; }   
            }   
            public LinkedList()   
            {   
                this.tHead = null;   
            }   
            public LinkedList(Node<T> node)   
            {   
                this.tHead = node;   
            }   
            public void Add(T item,AddPosition p)//选择添加位置   
            {   
                if (p == AddPosition.Tail)   
                {   
                    this.Add(item);//默认添加在末尾   
                }   
                else//从头部添加会节省查找的开销,时间复杂度为O(1)不必每次都循环到尾部,这恰好是顺序表的优点   
                {   
                    Node<T> node = this.Head;   
                    Node<T> nodeTmp = new Node<T>(item);   
                    if (node == null)   
                    {   
                        this.Head = nodeTmp;   
                    }   
                    else  
                    {   
                        nodeTmp.Next = node;   
                        this.tHead = nodeTmp;   
                    }   
                }   
            }  
            #region IListDS<T> 成员   
            public int GetLength()   
            {   
                Node<T> node = new Node<T>();   
                int count = 0;   
                node = this.tHead;   
                while (node != null)   
                {   
                    count++;   
                    node = node.Next;   
                }   
                return count;   
            }   
            public void Insert(T item, int i)//i最小从1开始   
            {   
                Node<T> insertNode = new Node<T>(item, null);//实例化待添加的Node   
                if (this.tHead == null && i == 1)   
                {   
                    this.tHead = insertNode;   
                    return;   
                }   
                if (i < 1 || i > this.GetLength() || (this.tHead == null && i != 1))   
                {   
                    Console.WriteLine("There are no elements in this linked list!");   
                    return;   
                }   
                int j = 1;   
                Node<T> node = this.tHead;   
                Node<T> nodeTmp;   
                while (node != null && j < i)//循环结束时,保证node为第i个node   
                {   
                    node = node.Next;   
                    j++;   
                }   
                nodeTmp = node.Next;//原来的单链表的第i+1个node   
                node.Next = insertNode;//第i个node后的node修改为待插入的node   
                insertNode.Next = nodeTmp;//待插入的node插入后,其后继node为原来链表的第i+1个node   
            }   
            public void Add(T item)//添加至尾部,时间复杂度为O(n),如果添加至头部,则会节省循环的开销   
            {   
                Node<T> LastNode = new Node<T>(item, null);//实例化待添加的Node   
                if (this.tHead == null)   
                {   
                    this.tHead = LastNode;   
                }   
                else  
                {   
                    Node<T> node = this.tHead;   
                       
                    while (node.Next != null)   
                    {   
                        node = node.Next;   
                    }   
                    node.Next = LastNode;   
                }   
                   
            }   
            public bool IsEmpty()   
            {   
                return this.tHead == null;   
            }   
            public T GetElement(int i)//设i最小从1开始   
            {   
                if (i < 1 || i > this.GetLength())   
                {   
                    Console.WriteLine("The location is not right!");   
                    return default(T);   
                }   
                else  
                {   
                    if (i == 1)   
                    {   
                        return this.tHead.Data;   
                    }   
                    else  
                    {   
                        Node<T> node = this.tHead;   
                        int j = 1;   
                        while (j < i)   
                        {   
                            node = node.Next;   
                            j++;   
                        }   
                        return node.Data;   
                    }   
                }   
            }   
            public void Delete(int i)//设i最小从1开始   
            {   
                if (i < 1 || i > this.GetLength())   
                {   
                    Console.WriteLine("The location is not right!");   
                }   
                else  
                {   
                    if (i == 1)   
                    {   
                        Node<T> node = this.tHead;   
                        this.tHead = node.Next;   
                    }   
                    else  
                    {   
                        Node<T> node = this.tHead;   
                        int j = 1;   
                        while (j < i-1)   
                        {   
                            node = node.Next;   
                            j++;   
                        }   
                        node.Next = node.Next.Next;   
                    }   
                }   
            }   
            public void Clear()   
            {   
                this.tHead = null;//讲thead设为null后,则所有后继结点由于失去引用,等待GC自动回收   
            }   
            public int LocateElement(T item)//返回值最小从1开始   
            {   
                if (this.tHead == null)   
                {   
                    Console.WriteLine("There are no elements in this linked list!");   
                    return -1;   
                }   
                Node<T> node = this.tHead;   
                int i = 0;   
                while (node != null)   
                {   
                    i++;   
                    if (node.Data.Equals(item))//如果Data是自定义类型,则其Equals函数必须override   
                    {   
                        return i;   
                    }   
                    node = node.Next;   
                }   
                Console.WriteLine("No found!");   
                return -1;   
            }   
            public void Reverse()   
            {   
                if (this.tHead == null)   
                {   
                    Console.WriteLine("There are no elements in this linked list!");   
                }   
                else  
                {   
                    Node<T> node = this.tHead;   
                    if (node.Next == null)//如果只有头节点,则不作任何改动   
                    {   
                    }   
                    else  
                    {   
                        Node<T> node1 = node.Next;   
                        Node<T> node2;   
                        while (node1 != null)   
                        {   
                            node2 = node.Next.Next;   
                            node.Next = node2;//可以发现node始终未变,始终是原来的那个头节点   
                            node1.Next = this.tHead;   
                            this.tHead = node1;   
                            node1 = node2;   
                        }   
                    }   
                }   
            }  
            #endregion   
        }   
        class Program   
        {   
               
            static void Main(string[] args)   
            {   
                   
                /*测试单链表的清空  
                lList.Clear();  
                Node<int> n = new Node<int>();  
                n = lList.Head;  
                while (n != null)  
                {  
                    Console.WriteLine(n.Data);  
                    n = n.Next;  
                }  
                Console.ReadLine();  
                 */  
                /*测试单链表返回元素个数  
                LinkedList<int> lList = new LinkedList<int>();  
                lList.Add(3);  
                Console.WriteLine(lList.GetLength());  
                Console.ReadLine();  
                */  
                /*测试单链表插入  
                LinkedList<int> lList = new LinkedList<int>();  
                lList.Insert(0,1);  
                lList.Add(1);  
                lList.Add(2);  
                lList.Add(3);  
                lList.Add(4);  
                lList.Insert(99,3);  
                Node<int> n = new Node<int>();  
                n = lList.Head;  
                while (n != null)  
                {  
                    Console.WriteLine(n.Data);  
                    n = n.Next;  
                }  
                Console.ReadLine();  
                */  
                /*测试单链表获取某位置的值  
                LinkedList<int> lList = new LinkedList<int>();  
                lList.Add(1);  
                lList.Add(2);  
                lList.Add(3);  
                lList.Add(4);  
                Console.WriteLine(lList.GetElement(1));  
                Console.ReadLine();  
                 */  
               /*测试单链表删除某位置的值  
               LinkedList<int> lList = new LinkedList<int>();  
               lList.Add(1);  
               lList.Add(2);  
               lList.Add(3);  
               lList.Add(4);  
               Node<int> n = new Node<int>();  
               n = lList.Head;  
               while (n != null)  
               {  
                   Console.WriteLine(n.Data);  
                   n = n.Next;  
               }  
               Console.ReadLine();  
               lList.Delete(2);  
               Node<int> m = new Node<int>();  
               m = lList.Head;  
               while (m != null)  
               {  
                   Console.WriteLine(m.Data);  
                   m = m.Next;  
               }  
               Console.ReadLine();  
               */  
                 /*测试单链表按值查找元素位置  
                LinkedList<int> lList = new LinkedList<int>();  
                lList.Add(1);  
                lList.Add(2);  
                lList.Add(3);  
                lList.Add(4);  
                Console.WriteLine(lList.LocateElement(3));  
                Console.ReadLine();  
                */  
                /*测试单链表Reverse操作(逆序)  
                LinkedList<int> lList = new LinkedList<int>();  
                lList.Add(1);  
                lList.Add(2);  
                lList.Add(3);  
                lList.Add(4);  
                lList.Add(5);  
                Node<int> m = new Node<int>();  
                m = lList.Head;  
                while (m != null)  
                {  
                    Console.WriteLine(m.Data);  
                    m = m.Next;  
                }  
                Console.ReadLine();  
                lList.Reverse();  
                Node<int> n = new Node<int>();  
                n = lList.Head;  
                while (n != null)  
                {  
                    Console.WriteLine(n.Data);  
                    n = n.Next;  
                }  
                Console.ReadLine();  
                */  
                /*测试单链表从头部添加元素  
                LinkedList<int> lList = new LinkedList<int>();  
                lList.Add(1,AddPosition.Head);  
                lList.Add(2, AddPosition.Head);  
                lList.Add(3, AddPosition.Head);  
                lList.Add(4, AddPosition.Head);  
                lList.Add(5, AddPosition.Head);  
                Node<int> m = new Node<int>();  
                m = lList.Head;  
                while (m != null)  
                {  
                    Console.WriteLine(m.Data);  
                    m = m.Next;  
                }  
                Console.ReadLine();  
                */  
                /*测试对单链表清除重复元素操作(返回另一链表)。这个例子中避免使用Add()方法,因为每个Add()都要从头到尾进行遍历,不适用Add()方法  
                 就要求对目标链表的最后一个元素实时保存。另一种避免的方法在于从头部Add,但这样的最终结果为倒序  
                LinkedList<int> lList = new LinkedList<int>();//原链表  
                LinkedList<int> lList2 = new LinkedList<int>();//保存结果的链表  
                lList.Add(1);  
                lList.Add(2);  
                lList.Add(1);  
                lList.Add(3);  
                lList.Add(3);  
                lList.Add(4);  
                lList.Add(5);  
                Node<int> m = new Node<int>();  
                m = lList.Head;  
                while (m != null)  
                {  
                    Console.WriteLine(m.Data);  
                    m = m.Next;  
                }  
                Console.ReadLine();  
                Node<int> node1 = lList.Head;//标识原链表的当前要参与比较大小的元素,即可能放入链表2中的元素  
                Node<int> node2;//标识结果单链表的最后一个元素,避免使用Add函数造成多次遍历  
                Node<int> node3;//对node1的后继进行暂时保存,并最终付给node1  
                node3 = node1.Next;  
                lList2.Head = node1;//链表1的头结点肯定要加入链表2  
                node2 = lList2.Head;//node2表示链表2的最后一个元素,此时最后一个元素为头结点  
                node2.Next = null;//由于是把node1赋给了链表2的头结点,必须把它的后续结点设为null,否则会一起带过来  
                node1 = node3;//如果没有node3暂存node1的后继,对lList2.Head后继赋为null的就会同时修改node1的后继,因为两者指向同一块内存  
                while (node1 != null)  
                {  
                    //在iList2中比较大小  
                    Node<int> tmp = lList2.Head;  
                    if (node1.Data.Equals(tmp.Data))  
                    {  
                        node1 = node1.Next;  
                        continue;//若相等,则node1向后移一位,重新计算  
                    }  
                    else  
                    {  
                        Node<int> tmp2 = tmp;  
                        tmp = tmp.Next;//tmp标识链表2的用于循环的节点,与node比较  
                        if (tmp == null)//当链表2中现有元素与node1都不相等时  
                        {  
                            node3 = node1.Next;  
                            node2.Next = node1;  
                            node2 = node1;  
                            node2.Next = null;  
                            node1 = node3;  
                            continue;  
                        }  
                        while (tmp != null)//tmp不为null时,一直循环到它为null  
                        {  
                            if (node1.Data.Equals(tmp.Data))  
                            {  
                                node1 = node1.Next;  
                            }  
                            else  
                            {  
                                tmp2 = tmp;  
                                tmp = tmp.Next;  
                                if (tmp == null)  
                                {  
                                    node3 = node1.Next;  
                                    node2.Next = node1;  
                                    node2 = node1;  
                                    node2.Next = null;  
                                    node1 = node3;  
                                }  
                            }  
                        }  
                    }  
                }  
                //输出清除重复处理后的数组  
                Node<int> n = new Node<int>();  
                n = lList2.Head;  
                while (n!= null)  
                {  
                    Console.WriteLine(n.Data);  
                    n = n.Next;  
                }  
                Console.ReadLine();  
                */  
            }   
        }   
    }  
    
    
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