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C++ 类模板实现链表类(实参为 类 类型)的插入、删除、查找、打印操作

2023-12-15 大全 22 作者:考证青年

由于在实际使用中,存在很多“相似”的类,如果逐个定义类的成员将会十分麻烦,于是就提出了类模板这个概念。意思就是提供一个模板,在实例化过程中才生成一个真正的类。

常见的实例化数据类型会有int, char, 等等,但是这里提供一个实参类型为类的链表类,也就是说使用一个类去实例化一个链表的模板类。

类模板的定义方式:

< T>

class 类模板名

成员变量;

成员函数;

};

其中, 也可以用 class 来代替,只是容易混淆它跟类的概念(但这里的class单纯就是一个代表未知变量的名称,与一般概念的类无关),因此使用 会更容易理解;

T 是一个可以自己随意定义的形参名称,在类模板中会使用到这个还不知道是什么类型的变量,在实例化过程中才真正定义 T 到底是什么类型,可以是 int, char, , class 等等;

也可以定义两个或两个以上的未知变量 T1,T2等等,

比如:< T1, T2>

类模板的成员函数在类模板外定义

< T>

返回值类型 类模板名< T>::成员函数名(参数表)

本文章解决的是使用 类 类型来实例化一个链表类,意味着:链表类的数据域也为类;

每一个节点为一个作曲家的信息,包括姓名、死亡日期以及一些成员函数;

图例:

代码实例 1. 定义节点类型 Node.h

链表中的节点类型

#include
#include
using namespace std;template <typename T>
class Node
{
public:T data;Node<T>* next;Node(){}~Node(){}
};

2. 定义链表类 .h

这个链表两个指针成员,分别指向链表的头节点和尾结点。

template<typename T>
class LinkList
{
public:LinkList();                //构造函数~LinkList();               //析构函数void printList()const;     //打印列表void append(const T data); //后插一个数据void prepend(const T data);//前插一个数据 void removeFront();        //删除第一个元素void insert(const T data); //按顺序插入bool remove(const T data); //删除特定数据bool find(const T data);   //找到特定数据bool isEmpty()const;       //判断是否为空T getFirst()const;         //获取第一个数据T getLast()const;          //获取最后一个数据Node<T>* head;Node<T>* tail;
};

下面就是对这个链表类各种操作:

1)构造函数和析构函数

构造函数:将head和tail指针置空;

析构函数:将节点内容从头节点开始逐个释放。

template<typename T>    //构造函数
LinkList<T>::LinkList()
{head = tail = NULL;
}template<typename T>    //析构函数 
LinkList<T>::~LinkList()
{Node<T>* currentNode = head;while (currentNode != NULL){Node<T>* temp = currentNode->next;delete currentNode;currentNode = temp;}
} 

2)打印链表

将链表的内容逐个打印出来;

这里还会涉及到NULL和的区别,NULL既可以代表0和空指针,但是容易出现问题;

而则是专门定义出来表示空指针,因此使用会更加保险

template<typename T>  //打印列表 
void LinkList<T>::printList()const
{Node<T>* temp = head;   while(temp!=nullptr){cout << temp->data << endl;temp = temp->next;}
} 

3)使用尾插法插入一个数据

考虑到原链表为空的情况,那插入的节点就作为头节点

template<typename T>  //后插一个数据
void LinkList<T>::append(const T data)
{Node<T>* temp = new Node<T>;temp->data = data;temp->next = NULL;if (head == NULL){head = tail = temp;  }else{this->tail->next = temp;this->tail = temp;}
}

4)使用头插法插入一个数据

template<typename T>  ///前插一个数据  
void LinkList<T>::prepend(const T data)  
{	Node<T>* temp = new Node<T>;temp->data = data;if (head == NULL){temp->next = NULL;head = tail = temp;}else{temp->next = this->head; this->head = temp;}
}

5)删除链表第一个节点

考虑到原链表为空的情况,这种情况删除不了,则返回false;

template<typename T>  //删除第一个元素  
void LinkList<T>::removeFront()
{if (head == NULL){cout << "List is empty";return;}Node<T>* temp = this->head;this->head = temp->next;free(temp);
}

6)插入一个数据,并自动插在一个按照大小顺序排列的位置上

考虑到原链表为空的情况,则插入节点作为头节点;

若插入节点比头节点小,也将该插入节点作为头节点;

一般情况下,则使用辅助指针 p 来寻找合适的插入位置,直到找到下一个节点数据比插入节点大的位置(在这个位置上的节点,应该比前面所有的节点数据都要大,比下一个节点数据小),将其插入;

template<typename T> //按顺序插入  
void LinkList<T>::insert(const T data)
{Node<T>* temp = new Node<T>;Node<T>* p = this->head;temp->data = data;if (head == NULL)   //若链表为空,插入节点作为头结点{temp->next = NULL;head = tail = temp;return;}else if (data < p->data)  //插入节点小于头结点,则该节点作为头结点{temp->next = head;head = temp;}else{while (p->next != NULL){if (data < p->next->data)  //不断后移,直到下一个节点比插入节点大break;p = p->next;    }temp->next = p->next;p->next = temp;   //插入节点}
}

7)删除特定数据的节点

考虑原链表为空的情况下,删除不了任何数据,返回false;

使用辅助指针 p 去寻找该特定数据的节点,指针 front 一直指向指针p 所指向的前一个节点,用于删除节点后对链表进行重新连接;

template<typename T>  //删除特定数据 
bool LinkList<T>::remove(const T data)
{if (head == NULL){cout << "List is empty\n";return false;}Node<T>* p = head;Node<T>* front;while (p->next != nullptr)//下一个节点不为空,表示还可以删除{front = p;p = p->next;if (p->data == data){front->next = p->next;p->next = NULL;cout << data << " was successfully removed from the list\n";delete p;return true;}}cout << data << " was not found in the list when attempting to remove\n";return false;
}

8)查找特定数据的节点

考虑原链表为空的情况,此时查找不到任何节点,返回false;

template<typename T>  //找到特定数据
bool LinkList<T>::find(const T data)  
{Node<T>* p = head;if (head == NULL){cout << "List is empty\n";return false;}while (p->next != nullptr){if (p->data == data){cout << data << " was found in the list\n";return true;}p = p->next;  //要先判断当前节点的数据是否为所需查找的节点,再将p往后移//不然容易发生头节点查找不到的情况}cout << data << " was not found in the list\n";return false;
}

9)判断链表是否为空

template<typename T>   //判断是否为空
bool LinkList<T>::isEmpty()const
{if (head == NULL){return true;}else{return false;}
}

10)获取链表头节点数据

template<typename T>  //获取第一个数据
T LinkList<T>::getFirst()const
{T first_data;first_data = head->data;return first_data;
}

11)获取链表尾节点数据

template<typename T>   //获取最后一个数据
T LinkList<T>::getLast()const
{T last_data;last_data = tail->data;return last_data;
}

3. 定义类 .h

注意:每个是一个类,除了成员变量还有成员函数

类中包含每一个作曲家的姓名和死亡日期,以及一些重载函数;

由于在实例化过程中,类不能直接用一些运算符(普通的int、char、可以),因此需要对一些运算符进行重载,以便使用;

class Composer
{
public:string name;int death;Composer(string cname, int cdeath);friend ostream& operator<<(ostream& out,const Composer& com);bool operator==(const Composer& other);void getname();Composer(){}~Composer(){}
};

4.实现类的成员函数 .cpp

1)构造函数

Composer::Composer(string cname, int cdeath)
{name = cname;death = cdeath;
}

2) 重载输出> 输入作曲家姓名,但是通过观察发现,作曲家的名字()之间存在空格符,通过 cin >> 输入作曲家姓名时,会自动忽略掉空格后的内容,这样子造成了很大的麻烦,在查找或者删除的过程中,由于姓名输入异常,根本实现不了这两个功能。

为此,我尝试了很多方法,比如 cin>>>>input,但发现还是不行。上网找了相关解释,得知类型的数据,使用 cin 方法是没有办法实现不忽略空格的,要使用 () 函数来获取整个字符串。于是放弃了重载输入

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