雙向連結串列(c++實現)
阿新 • • 發佈:2019-02-06
單向連結串列的缺點:逆序訪問單向連結串列中的資料元素,效率低下。
若從頭節點開始依次訪問單向連結串列的元素,可使用m_current遊標,但是逆序訪問,只能通過下面程式碼實現訪問:
int main(void)
{
LinkList<int> ll;
for (int i = 0; i < 6; ++i) //O(n)
{
ll.insert(0, i);
}
for (int i = ll.length() - 1; i >= 0; --i) //O(n^2)
{
cout << ll.get (i) << nedl;
}
return 0;
}
這種方式,遍歷操作的時間複雜度是插入操作的平方,要做程式碼優化,那就和單向連結串列的正序訪問一樣,逆序訪問就需要一個可以逆序移動的迭代器,即構成一個雙向連結串列:在單向連結串列的每一個節點增加一個指標域,用於指向當前節點的前節點的位置。
在軟體設計上,因為雙向連結串列的節點型別已經和單向連結串列不同,所以雙向連結串列不能繼承自單向連結串列,只可以繼承自抽象類List。(List原型見單向連結串列(c++實現) )
#ifndef __DUALLINKLIST_H__
#define __DUALLINKLIST_H__
#include "LinkList.h"
#include <stdexcept>
template<typename T>
class DualLinkList : public List<T>
{
protected:
struct Node_t //節點的型別
{
T value;
Node_t *next;
Node_t *pre;
};
mutable struct { //頭節點變數,記憶體佈局和Node_t一致
char reserved[sizeof (T)];
Node_t *next;
Node_t *pre;
}m_header;
int m_length;
int m_step; //next()或pre()每次移動的步長
Node_t* m_current; //遊標,方便遍歷
Node_t* _position(int i) const //定位目標位置
{
Node_t *ret = reinterpret_cast<Node_t*>(&m_header);
for (int p = 0; p < i; ++p)
{
ret = ret->next;
}
return ret;
}
//動態分配節點,定義為虛擬函式,方便派生類繼承自本類時修改分配方式,如靜態分配記憶體實現記憶體池
virtual Node_t* CreateNode()
{
return new Node_t();
}
virtual void DestroyNode(Node_t *p)
{
delete p;
}
public:
DualLinkList()
{
m_header.next = NULL;
m_header.pre = NULL;
m_length = 0;
m_step = 1;
m_current = NULL;
}
bool insert(int i, const T& e)
{
bool ret = ((i >= 0) && (i <= m_length));
if (ret)
{
Node_t *node = CreateNode();
if (node)
{
//確定目標地址
Node_t* current = _position(i);
Node_t* next = current->next;
node->value = e;
node->next = next;
current->next = node;
//插入的位置不是首節點
if (current != reinterpret_cast<Node_t*>(&m_header))
node->pre = current;
else
node->pre = NULL;
//插入的位置不是末節點
if (next != NULL)
next->pre = node;
++m_length;
}
}
else
{
throw(std::out_of_range("LinkList::insert(): i of randge"));
}
return ret;
}
bool insert(const T& e)
{
return insert(m_length, e);
}
bool remove(int i)
{
bool ret = ((0 <= i) && (i < m_length));
if (ret)
{
//確定目標位置
Node_t* current = _position(i);
Node_t* toDel = current->next;
Node_t* next = toDel->next;
//若刪除的位置正是遊標m_current所指向,需要將m_current移動到有效位置
if (m_current == toDel)
{
m_current = next;
}
current->next = next;
if (next != NULL) //刪除的不是末節點
{
next->pre = toDel->pre;
}
--m_length;
DestroyNode(toDel);
}
return ret;
}
bool set(int i, const T& e)
{
bool ret = ((0 <= i) && (i < m_length));
if (ret)
{
_position(i)->next->value = e;
}
return ret;
}
bool get(int i, T& e) const
{
bool ret = ((0 <= i) && (i < m_length));
if (ret)
{
e = _position(i)->next->value;
}
return ret;
}
//這是LinkList<T>沒有的函式,定義為虛擬函式方便派生類基層發生多型
virtual T get(int i) const
{
T ret;
if (i, ret)
return ret;
else
throw(std::out_of_range("LinkList::insert(): i of randge"));
}
int find(const T& e) const
{
int ret = -1;
int i = 0;
Node_t* node = m_header.next;
while (node)
{
if (node->value == e)
{
ret = i;
break;
}
else
{
node = node->next;
++i;
}
}
return ret;
}
int length() const
{
return m_length;
}
void clear()
{
while (m_length > 0)
remove(0);
}
virtual bool move(int i, int step = 1) //設定遊標的位置
{
bool ret = ((0 <= i) && (i < m_length) && (step > 0));
if (ret)
{
m_current = _position(i)->next;
m_step = step;
}
return ret;
}
virtual bool end()
{
return m_current == NULL;
}
virtual T current()
{
if (!end())
{
return m_current->value;
}
else
{
throw(std::runtime_error("DualLinkList is NULL..."));
}
}
//移動遊標至下一個步長的位置
virtual bool next()
{
int i = 0;
while ((i < m_step) && !end())
{
m_current = m_current->next;
++i;
}
return (i == m_step);
}
//移動遊標至上一個步長的位置
virtual bool pre()
{
int i = 0;
while ((i < m_step) && !end())
{
m_current = m_current->pre;
++i;
}
return (i == m_step);
}
~DualLinkList()
{
clear();
}
};
#endif /* __DUALLINKLIST_H__ */
//main.cpp
int main(void)
{
DualLinkList<int> dl;
//插入資料
for (int i = 0; i < 6; ++i)
{
dl.insert(0, i + 2);
dl.insert(0, 16);
}
//順序列印資料
for (dl.move(0); !dl.end(); dl.next())
{
cout << dl.current() << " ";
}
cout << endl;
//刪除目標資料
dl.move(dl.length() - 1);
while (!dl.end())
{
if (dl.current() == 16)
{
dl.remove(dl.find(dl.current()));
}
else
dl.pre();
}
//順序列印資料
for (dl.move(0); !dl.end(); dl.next())
{
cout << dl.current() << " ";
}
cout << endl;
//逆序列印資料
for (dl.move(dl.length() - 1); !dl.end(); dl.pre())
{
cout << dl.current() << " ";
}
cout << endl;
getchar();
return 0;
}
編譯執行: