用C#学习数据结构之链表

单链表的定义

　　链表是用一组任意的存储单元来存储线性表中的数据元素（这组存储单元可以是连续的，也可以是不连续的）。那么，怎么表示两个数据元素逻辑上的相邻关系呢？即如何表示数据元素之间的线性关系呢？为此，在存储数据元素时，除了存储数据元素本身的信息外，还要存储与它相邻的数据元素的存储地址信息。这两部分信息组成该数据元素的存储映像(Image)，称为结点(Node)。把存储据元素本身信息的域叫结点的数据域(Data Domain)，把存储与它相邻的数据元素的存储地址信息的域叫结点的引用域(Reference Domain)。因此，线性表通过每个结点的引用域形成了一根“链条”，这就是“链表”名称的由来。
如果结点的引用域只存储该结点直接后继结点的存储地址，则该链表叫单链表(Singly Linked List)。把该引用域叫next。单链表结点的结构如图所示，图中data表示结点的数据域。

单链表的结点结构

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单链表结点类的实现

public class Node<T>
    {
        private T data; //数据域
        private Node<T> next; //引用域
        //构造器
        public Node(T val, Node<T> p)
        {
            data = val;
            next = p;
        }
        //构造器
        public Node(Node<T> p)
        {
            next = p;
        }
        //构造器
        public Node(T val)
        {
            data = val;
            next = null;
        }
        //构造器
        public Node()
        {
            data = default(T);
            next = null;
        }

        //数据域属性
        public T Data
        {
            get
            {
                return data;
            }
            set
            {
                data = value;
            }
        }
        //引用域属性
        public Node<T> Next
        {
            get
            {
                return next;
            }
            set
            {
                next = value;
            }
        }
    }

链式存储结构

通常，我们把链表画成用箭头相连接的结点的序列，结点间的箭头表示引用域中存储的地址

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单链表类LinkList<T>的实现说明如下所示

　　

public class LinkList<T> : IListDS<T>
    {
        private Node<T> head; //单链表的头引用
        //头引用属性
        public Node<T> Head
        {
            get
            {
                return head;
            }
            set
            {
                head = value;
            }
        }
        //构造器
        public LinkList()
        {
            head = null;
        }
        //求单链表的长度
        public int GetLength()
        {
            Node<T> p = head;
            int len = 0;
            while (p != null)
            {
                ++len;
                p = p.Next;
            }
            return len;
        }

        //清空单链表
        public void Clear()
        {
            head = null;
        }
        //判断单链表是否为空
        public bool IsEmpty()
        {
            if (head == null)
            {
                return true;
            }
            else
            {
                return false;
            }
        }
        //在单链表的末尾添加新元素
        public void Append(T item)
        {
            Node<T> q = new Node<T>(item);
            Node<T> p = new Node<T>();
            if (head == null)
            {
                head = q;
                return;
            }
            p = head;
            while (p.Next != null)
            {
                p = p.Next;
            }
            p.Next = q;
        }
        //在单链表的第i个结点的位置前插入一个值为item的结点
        public void Insert(T item, int i)
        {
            if (IsEmpty() || i < 1)
            {
                Console.WriteLine("List is empty or Position is error!");
                return;
            }
            if (i == 1)
            {
                Node<T> q = new Node<T>(item);
                q.Next = head;
                head = q;
                return;
            }
            Node<T> p = head;
            Node<T> r = new Node<T>();
            int j = 1;
            while (p.Next != null && j < i)
            {
                r = p;
                p = p.Next;
                ++j;
            }
            if (j == i)
            {
                Node<T> q = new Node<T>(item);
                q.Next = p;
                r.Next = q;
            }
        }
        //在单链表的第i个结点的位置后插入一个值为item的结点
        public void InsertPost(T item, int i)
        {
            if (IsEmpty() || i < 1)
            {
                Console.WriteLine("List is empty or Position is error!");
                return;
            }
            if (i == 1)
            {
                Node<T> q = new Node<T>(item);
                q.Next = head.Next;
                head.Next = q;
                return;
            }
            Node<T> p = head;
            int j = 1;
            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;
            }
        }
        //删除单链表的第i个结点
        public T Delete(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 == 1)
            {
                q = head;
                head = head.Next;
                return q.Data;
            }
            Node<T> p = head;
            int j = 1;
            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 ith node is not exist!");
                return default(T);
            }
        }
        //获得单链表的第i个数据元素
        public T GetElem(int i)
        {
            if (IsEmpty())
            {
                Console.WriteLine("List is empty!");
                return default(T);
            }
            Node<T> p = new Node<T>();
            p = head;
            int j = 1;
            while (p.Next != null && j < i)
            {
                ++j;
                p = p.Next;
            }
            if (j == i)
            {
                return p.Data;
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("The ith node is not exist!");
                return default(T);
            }
        }

        //在单链表中查找值为value的结点
        public int Locate(T value)
        {
            if (IsEmpty())
            {
                Console.WriteLine("List is Empty!");
                return -1;
            }
            Node<T> p = new Node<T>();
            p = head;
            int i = 1;
            while (!p.Data.Equals(value) && p.Next != null)
            {
                p = p.Next;
                ++i;
            }
            return i;
        }
    }