今日我们将继续深入探讨数据结构的奥秘,特别聚焦于链表的学习。我们依然会采用最基础的方法,手动申请内存并管理内存来实现链表的操作。
链表是什么呢?从物理存储角度看,链表展现为非顺序性与非连续性的特点,它的数据元素在内存中的物理存储位置是随机且动态分配的。在逻辑结构上,链表却呈现出线性结构的特点,即元素一个接一个地串联起来,如同一条线。
每个链表元素,我们称之为节点。节点主要由两部分组成:数据域和指针域。数据域用于存储数据元素,而指针域则存储着下一个节点的内存地址。这样通过指针的连接,节点便能形成一个线性结构。
头指针是表示链表第一个节点位置的一个重要元素,它始终指向第一个节点的位置,方便我们在后续操作中快速访问链表。
链表中还有一个概念叫做首元节点。由于头节点的数据域通常为空,因此链表中第一个数据域不为空的节点被称为首元节点。虽然它只是一个命名上的存在,但却是链表操作中一个重要的概念。
链表主要有两种分类方式:静态与动态链表,以及单向、双向与循环链表。在这之中,单向链表、双向链表及循环链表的特性及实现方式是我们需要深入理解与掌握的。
以单链表为例,其元素只包含一个指向下一个节点的指针。而双向链表的每个节点则包含两个指针,一个指向前一个节点,另一个指向后一个节点。
循环链表的特别之处在于其首尾相连,即最后一个节点的指针指向第一个节点,形成一个闭环。无论是单向还是双向循环链表,其原理都是一样的。
接下来,我们将亲自动手实现一个基于string类型的数据域的链表。
我们需要定义节点结构,包括存放数据的字段和存放指针的字段。以下是相应的代码实现。
紧接着,我们将定义一个名为MyselfLinkedList的链表实现类,用以实现链表的相关操作。由于我们直接管理内存,因此这个类将包含一个维护内存的指针字段以及一个存储链表长度的字段。
在初始化MyselfLinkedList结构时,我们需要完成几项工作:分配内存空间、设置头指针、创建头节点以及维护链表长度属性。
对于获取链表长度、头节点以及其他相关操作,我们将通过相应的方法来实现。这些方法的实现逻辑将涉及到对内存中数据的读取与处理。
当我们需要在两个节点之间插入一个新的节点时,我们需要重新调整相关节点的指针域,确保新的节点能够正确地连接到链表中。这个操作的实现将涉及到对内存中数据的更新与调整。
值得注意的是,由于我们直接管理内存,因此在使用完链表后,需要及时调用销毁方法以释放内存,避免出现内存泄漏等问题。