順序表的缺點及解決辦法：
缺點：
- 插入和刪除時需要移動大量元素，算法時間復雜度為O(n)。
- 順序線性表長度變化較大時難以確定存儲空間的容量。
- 造成存儲空間的“碎片”。
解決思路：
- 所有元素不要考慮相鄰位置了，哪有空位就到哪里，而只是讓每個元素知道它下一個元素的位置在哪里，這樣就可以依次查找了。同時也解決了“難以確定存儲空間容量”的問題了。
- 思考：這么做是不是也有缺點？
答：有缺點。如c++標準容器類forward_list用鏈表連接，我要查找里面第n個元素，那么就要從第一個元素開始遍歷，時間復雜度為O(n)。
鏈表方案：
- 為了表示每個數據元素ai與其直接后繼數據元素ai+1之間的邏輯關系，對數據元素ai來說，除了存儲其本身的信息之外，還需存儲一個指示其直接后繼的信息（即直接后繼的存儲位置）。
把存儲數據元素信息的域成為數據域，把存儲直接后繼位置的域稱為指針域。這兩部分信息組成數據元素ai的存儲映像，稱為結點（Node）。 - n個結點鏈結成一個鏈表。即為線性表的鏈式存儲結構。如果每個結點中只包含一個指針域，就稱為單鏈表。
- 鏈表中第一個結點的存儲位置稱為頭指針。存取從頭指針開始進行。
- 最后一個指針為尾指針，next指針指向NULL。
項目代碼實現思路：
- 現在設計一個具體的單鏈表實現。假設項目中，鏈表的數據域存儲一個姓名，指針域存儲下一個姓名。將數據域和指針域用一個struct封裝起來。
- 要實現的功能為：
1）獲取單鏈表第i個元素的數據
2）對單鏈表實現任意位置插入與刪除操作
3）實現整表創建與整表刪除（C++更好實現，使用構造函數和析構函數即可）
4）打印鏈表最終內容
1）獲取單鏈表中第i個元素的數據
強調：這種做法需要讓指針遍歷，因此不是一個效率很高的做法。
具體算法思路：
- 聲明一個指針p指向鏈表第一個結點，初始化j從1開始。
- 當j<i時，就遍歷鏈表，讓p的指針向后移動，不斷指向下一結點，j累加1。
- 若到鏈表末尾p為空，則說明第i個結點不存在。
- 否則查找成功，返回結點p的數據。
說明：第三條很重要，因為在面試中，一個程序的魯棒性非常重要。它意味著你的程序是否健壯以及是否有抵御bug的能力。
2）在任意位置插入元素
強調：單鏈表的尾插非常方便，但是如果在任意位置插入，則需要遍歷之前的所有元素直至找到當前位置。因此時間復雜度也較高，消耗資源大。
具體算法思路：
- 聲明一個指針p指向鏈表頭結點，初始化j從1開始。
- 當j<pos時，就遍歷鏈表，讓p的指針向后移動，不斷指向下一結點，j累加1。
- 若到鏈表末尾p為空，則說明第pos個結點不存在。（魯棒性）
- 否則查找成功，在系統中生成一個空結點s。
- 將string對象st賦值給node->name。
- 插入標準語句node->next = p->next;,p->next=node。
- 長度length加一。
- 返回。
（p是一個查找用的指針）
3）在任意位置刪除元素
具體算法思路：
- 核心就是刪除第pos個元素，將第pos-1個指針的next指針繞過第i個元素，指向第pos+1個結點。
- 首先聲明指針p指向鏈表頭指針，初始化j從1開始。
- 當j<i時遍歷鏈表，讓p的指針向后移動，不斷指向下一個結點，j累加1。
- 若到鏈表末尾p為空，則說明第i個結點不存在。
- 否則查找成功，將欲刪除的結點p->next賦值給q。
- 單鏈表的刪除標準語句p->next=q->next，p為q之前的結點。
- 長度length減一。
- 釋放q結點，返回成功。
具體代碼
1）Linklist.h
#include<string>
using std::string;
struct Node
{
string name;
Node * next;
};
class Linklist
{
private:
Node * head;
int length;
public:
Linklist():head(NULL),length(0){};
~Linklist();
Node * GetHead();
Node * ReverseList(Node * head);
void Insert(int pos,string st);
void Delete(int pos);
void GetLinkListElem(int i,string st);
void Print();
};
2）Linklist.cpp
#include<iostream>
#include"Linklist.h"
using std::cout;
using std::endl;
Linklist::~Linklist()
{
Node * temp = new Node;
for(int i=0;i<length;i++)
{
temp = head;
head = head->next;
delete temp;
}
}
Node * Linklist::GetHead()
{
return this->head;
}
Node * Linklist::ReverseList(Node * head)
{
Node * node = head;
Node * prev = NULL;
while(node != NULL)
{
Node * next1 = node->next;
node->next = prev;
prev = node;
node = next1;
}
this->head = prev;
return prev;
}
void Linklist::Insert(int pos,string st)
{
int j = 1;
Node * node = new Node;
Node * p = head;
if (pos == 1)
{
node->name = st;
node->next = p;
head = node;
length++;
return;
}
while(p && j < pos-1)//尋找p==pos-1的位置,在其后插入即為在pos處插入。
{
p=p->next;
j++;
}
if(!p || j > pos)//考慮p超出鏈表范圍（變成NULL），pos為0或小于0的情況
{
cout << "Cannot insert!" << endl;
return;
}
node->name = st;
node->next = p->next;
p->next = node;
length++;
}
void Linklist::Delete(int pos)
{
int j = 1;
Node * p = head;
if (pos == 1)
{
head = head->next;
length--;
return;
}
while(p && j < pos-1)//尋找p==pos-1的位置，在p->next刪除即為在pos刪除。
{
p=p->next;
j++;
}
if(!p || j > pos)//如果p超出范圍或pos太小
{
cout << "Cannot delete!" << endl;
return;
}
Node * temp = new Node;
temp = p->next;
p->next = temp->next;//把temp后面的結點和p->next鏈起來。
delete temp;//釋放temp，即p->next。
length--;
}
void Linklist::Print()
{
if(head == NULL)
{
cout << "Linklist has no elements." << endl;
return;
}
Node * temp = head;
while(temp != NULL)
{
cout << temp->name << "," << endl;
temp = temp->next;
}
cout << endl;
}
3）具體測試main.cpp
#include"Linklist.h"
#include<iostream>
using std::cout;
using std::endl;
int main()
{
Linklist L;
L.Insert(1,"sword");
L.Print();
L.Insert(2,"edward");
L.Print();
L.Insert(3,"ed");
L.Print();
Node * head = L.GetHead();
head = L.ReverseList(head);
head = L.GetHead();
L.Print();
return 0;
}
4）輸出結果
Paste_Image.png
