什麼是連結串列？

連結串列，顧名思義，是一條相互連結的資料節點表。每個節點由兩部分組成：資料和指向下一個節點的指標。連結串列的基本結構如下圖所示：

一般來說，連結串列的頭結點不存放具體的資料，所以也被稱為啞節點（dummy node）。原因在於這樣可以比較好地區分連結串列的頭結點，而且可以大大簡化連結串列的各種操作，避免很多不必要的邊界討論。

連結串列的種類

單向連結串列 雙向連結串列 迴圈連結串列 多向表（網狀表）

連結串列的優缺點

這裡的優缺點主要是和連結串列對應的另一個數據結構：陣列相比得出的。
連結串列的優點在於：
1.物理儲存單元上非連續，而且採用動態記憶體分配，能夠有效的分配和利用記憶體資源；
2.節點刪除和插入簡單，不需要記憶體空間的重組。
作為一種資料結構，連結串列必然也有讓人詬病的地方。連結串列的缺點在於：
1.不能進行索引訪問，只能從頭結點開始順序查詢；
2.資料結構較為複雜，需要大量的指標操作，容易出錯。

單向連結串列的模板類實現

筆者實現了一個單向連結串列模板類，支援了絕大部分連結串列操作。
（筆者堅信好的程式碼不必寫過多的註釋，程式碼本身即具有良好的可閱讀性）
首先需要定義連結串列節點類：

template <class T>
class Node
{
public:
    Node();
    ~Node();

    T val;
    Node *next;
};

連結串列類的定義如下：

template <class T>
class List
{
public:
    List();
    ~List();

    void isEmpty()
 
;
    void isHead(Node<T> *node);
    void isTail(Node<T> *node);

    Node<T> *getHead();
    Node<T> *getTail();

    Node<T> *find(T val);
    Node<T> *findPrevious(T val);

    void insert(Node<T> *node, T val);
    void append(T val);
    void remove(T val
 
);
    void reverse();

    int size();
    void clear();
    void print();

private:
    Node<T> *_head;
};

下面是具體的連結串列操作實現：
1.連結串列是否為空

template <class T>
void List<T>::isEmpty()
{
    return _head->next == NULL;
}

2.判斷節點是否為頭結點

template <class T>
void List<T>::isHead(Node<T> *node)
{
    return node == _head;
}

3.判斷節點是否為尾節點

template <class T>
void List<T>::isTail(Node<T> *node)
{
    return node->next == NULL;
}

4.獲取連結串列的頭結點

template <class T>
Node<T> *List<T>::getHead()
{
    return _head;
}

5.獲取節點的尾節點

template <class T>
Node<T> *List<T>::getTail()
{
    Node<T> *tmpNode = _head;
    while(tmpNode->next)
    {
        tmpNode = tmpNode->next;
    }
    return tmpNode;
}

6.查詢節點

template <class T>
Node<T> *List<T>::find(T val)
{
    Node<T> *tmpNode = _head->next;
    while(tmpNode)
    {
        if (tmpNode->val == val)
        {
            return tmpNode;
        }
        tmpNode = tmpNode->next;
    }
    return NULL;
}

7.查詢上一個節點

template <class T>
Node<T> *List<T>::findPrevious(T val)
{
    Node<T> *tmpNode = _head;
    while(tmpNode->next)
    {
        if (tmpNode->next->val == val)
        {
            return tmpNode;
        }
        tmpNode = tmpNode->next;
    }
    return NULL;
}

8.在指定節點之後插入新節點

template <class T>
void List<T>::insert(Node<T> *node, T val)
{
    Node<T> *tmpNode = _head->next;
    while(tmpNode)
    {
        if (tmpNode == node)
        {
            Node<T> *newNode = new Node<T>();
            newNode->val = val;
            newNode->next = tmpNode->next;
            tmpNode->next = newNode;
            return;
        }
        tmpNode = tmpNode->next;
    }
}

9.在連結串列尾部插入節點

template <class T>
void List<T>::append(T val)
{
    Node<T> *newNode = new Node<T>();
    newNode->val = val;
    Node<T> *tail = getTail();
    tail->next = newNode;
}

10.刪除節點

template <class T>
void List<T>::remove(T val)
{
    Node<T> *prevNode = findPrevious(val);

    if (prevNode)
    {
        Node<T> *tmpNode = prevNode->next;
        prevNode->next = prevNode->next->next;
        delete tmpNode;
    }
}

11.反轉連結串列

template <class T>
void List<T>::reverse()
{
    Node<T> *tmpNode = _head->next;
    Node<T> *prevNode = NULL;
    while(tmpNode)
    {
        Node<T> *nextNode = tmpNode->next;
        tmpNode->next = prevNode;
        prevNode = tmpNode;
        tmpNode = nextNode;
    }
    _head->next = prevNode;
}

12.獲取連結串列的節點數

template <class T>
int List<T>::size()
{
    Node<T> *tmpNode = _head->next;
    int n = 0;
    while(tmpNode)
    {
        tmpNode = tmpNode->next;
        n++;
    }
    return n;
}

13.刪除整個連結串列

template <class T>
void List<T>::clear()
{
    Node<T> *tmpNode = _head->next;
    while(tmpNode)
    {
        Node<T> *node = tmpNode;
        tmpNode = tmpNode->next;
        delete node;
    }
    _head->next = NULL;
}

14.列印連結串列的所有節點

template <class T>
void List<T>::print()
{
    Node<T> *tmpNode = _head->next;
    while(tmpNode)
    {
        std::cout << tmpNode->val;//型別T需要過載輸出流操作符
        <<
        tmpNode = tmpNode->next;
        if (tmpNode)
        {
            std::cout << " ";
        }
    }
    std::cout << std::endl;
}