一：线性表的简单回顾

上一篇跟大家聊过“线性表"顺序存储，通过实验，大家也知道，如果我每次向顺序表的头部插入元素，都会引起痉挛，效率比较低下，第二点我们用顺序存储时，容易受到长度的限制，反之就会造成空间资源的浪费。

二：链表

对于顺序表存在的若干问题，链表都给出了相应的解决方案。

1. 概念：其实链表的“每个节点”都包含一个”数据域“和”指针域“。

”数据域“中包含当前的数据。

”指针域“中包含下一个节点的指针。

”头指针”也就是head，指向头结点数据。

“末节点“作为单向链表，因为是最后一个节点，通常设置指针域为null。

代码段如下：

复制代码 代码如下:

#region 链表节点的数据结构

/// <summary>

/// 链表节点的数据结构

/// </summary>

public class Node<T>

{

7/// <summary>

/// 节点的数据域

/// </summary>

public T data;

/// <summary>

/// 节点的指针域

/// </summary>

public Node<T> next;

}

#endregion

2.常用操作：

链表的常用操作一般有：

①添加节点到链接尾，②添加节点到链表头，③插入节点。

④删除节点，⑤按关键字查找节点，⑥取链表长度。

<1> 添加节点到链接尾：

前面已经说过，链表是采用指针来指向下一个元素，所以说要想找到链表最后一个节点，必须从头指针开始一步一步向后找,少不了一个for循环，所以时间复杂度为O(N)。

代码段如下：

复制代码 代码如下:

#region 将节点添加到链表的末尾

/// <summary>

/// 将节点添加到链表的末尾

/// </summary>

/// <typeparam name="T"></typeparam>

/// <param name="head"></param>

/// <param name="data"></param>

/// <returns></returns>

public Node<T> ChainListAddEnd<T>(Node<T> head, T data)

{

Node<T> node = new Node<T>();

node.data = data;

node.next = null;

///说明是一个空链表

if (head == null)

{

head = node;

return head;

}

//获取当前链表的最后一个节点

ChainListGetLast(head).next = node;

return head;

}

#endregion

#region 得到当前链表的最后一个节点

/// <summary>

/// 得到当前链表的最后一个节点

/// </summary>

/// <typeparam name="T"></typeparam>

/// <param name="head"></param>

/// <returns></returns>

public Node<T> ChainListGetLast<T>(Node<T> head)

{

if (head.next == null)

return head;

return ChainListGetLast(head.next);

}

#endregion

<2> 添加节点到链表头:

大家现在都知道，链表是采用指针指向的，要想将元素插入链表头，其实还是很简单的，

思想就是：① 将head的next指针给新增节点的next。②将整个新增节点给head的next。

所以可以看出，此种添加的时间复杂度为O(1)。

效果图：

代码段如下：

复制代码 代码如下:

1#region 将节点添加到链表的开头

/// <summary>

/// 将节点添加到链表的开头

/// </summary>

/// <typeparam name="T"></typeparam>

/// <param name="chainList"></param>

/// <param name="data"></param>

/// <returns></returns>

public Node<T> ChainListAddFirst<T>(Node<T> head, T data)

{

Node<T> node = new Node<T>();

node.data = data;

node.next = head;

head = node;

return head;

}

#endregion

<3> 插入节点:

其实这个思想跟插入到”首节点“是一个模式，不过多了一步就是要找到当前节点的操作。然后找到

这个节点的花费是O(N）。上图上代码，大家一看就明白。

效果图：

代码段：

复制代码 代码如下:

#region 将节点插入到指定位置

/// <summary>

/// 将节点插入到指定位置

/// </summary>

/// <typeparam name="T"></typeparam>

/// <param name="head"></param>

/// <param name="currentNode"></param>

/// <param name="data"></param>

/// <returns></returns>

public Node<T> ChainListInsert<T, W>(Node<T> head, string key, Func<T, W> where, T data) where W : IComparable

{

if (head == null)

return null;

if (where(head.data).CompareTo(key) == 0)

{

Node<T> node = new Node<T>();

node.data = data;

node.next = head.next;

head.next = node;

}

ChainListInsert(head.next, key, where, data);

return head;

}

#endregion

<4> 删除节点:

这个也比较简单，不解释，图跟代码更具有说服力，口头表达反而让人一头雾水。

当然时间复杂度就为O(N)，N是来自于查找到要删除的节点。

效果图：

代码段：

复制代码 代码如下:

#region 将指定关键字的节点删除

/// <summary>

/// 将指定关键字的节点删除

/// </summary>

/// <typeparam name="T"></typeparam>

/// <typeparam name="W"></typeparam>

/// <param name="head"></param>

/// <param name="key"></param>

/// <param name="where"></param>

/// <param name="data"></param>

/// <returns></returns>

public Node<T> ChainListDelete<T, W>(Node<T> head, string key, Func<T, W> where) where W : IComparable

{

if (head == null)

return null;

//这是针对只有一个节点的解决方案

if (where(head.data).CompareTo(key) == 0)

{

if (head.next != null)

head = head.next;

else

return head = null;

}

else

{

//判断一下此节点是否是要删除的节点的前一节点

while (head.next != null && where(head.next.data).CompareTo(key) == 0)

{

//将删除节点的next域指向前一节点

head.next = head.next.next;

}

}

ChainListDelete(head.next, key, where);

return head;

}

#endregion

<5> 按关键字查找节点：

这个思想已经包含到“插入节点”和“删除节点”的具体运用中的，其时间复杂度为O(N)。

代码段：

复制代码 代码如下:

#region 通过关键字查找指定的节点

/// <summary>

/// 通过关键字查找指定的节点

/// </summary>

/// <typeparam name="T"></typeparam>

/// <typeparam name="W"></typeparam>

/// <param name="head"></param>

/// <param name="key"></param>

/// <param name="where"></param>

/// <returns></returns>

public Node<T> ChainListFindByKey<T, W>(Node<T> head, string key, Func<T, W> where) where W : IComparable

{

if (head == null)

return null;

if (where(head.data).CompareTo(key) == 0)

return head;

return ChainListFindByKey<T, W>(head.next, key, where);

}

#endregion

<6> 取链表长度:

在单链表的操作中，取链表长度还是比较纠结的，因为他不像顺序表那样是在内存中连续存储的，

因此我们就纠结的遍历一下链表的总长度。时间复杂度为O(N)。

代码段：

复制代码 代码如下:

#region 获取链表的长度

/// <summary>

///// 获取链表的长度

/// </summary>

/// <typeparam name="T"></typeparam>

/// <param name="head"></param>

/// <returns></returns>

public int ChanListLength<T>(Node<T> head)

{

int count = 0;

while (head != null)

{

++count;

head = head.next;

}

return count;

}

#endregion

好了，最后上一下总的运行代码：

复制代码 代码如下:

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

namespace ChainList

{

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

ChainList chainList = new ChainList();

Node<Student> node = null;

Console.WriteLine("将三条数据添加到链表的尾部:n");

//将数据添加到链表的尾部

node = chainList.ChainListAddEnd(node, new Student() { ID = 2, Name = "hxc520", Age = 23 });

node = chainList.ChainListAddEnd(node, new Student() { ID = 3, Name = "博客园", Age = 33 });

node = chainList.ChainListAddEnd(node, new Student() { ID = 5, Name = "一线码农", Age = 23 });

Dispaly(node);

Console.WriteLine("将ID=1的数据插入到链表开头:n");

//将ID=1的数据插入到链表开头

node = chainList.ChainListAddFirst(node, new Student() { ID = 1, Name = "i can fly", Age = 23 });

Dispaly(node);

Console.WriteLine("查找Name=“一线码农”的节点n");

//查找Name=“一线码农”的节点

var result = chainList.ChainListFindByKey(node, "一线码农", i => i.Name);

DisplaySingle(node);

Console.WriteLine("将”ID=4“的实体插入到“博客园”这个节点的之后n");

//将”ID=4“的实体插入到"博客园"这个节点的之后

node = chainList.ChainListInsert(node, "博客园", i => i.Name, new Student() { ID = 4, Name = "51cto", Age = 30 });

Dispaly(node);

Console.WriteLine("删除Name=‘51cto‘的节点数据n");

//删除Name=‘51cto‘的节点数据

node = chainList.ChainListDelete(node, "51cto", i => i.Name);

Dispaly(node);

Console.WriteLine("获取链表的个数:" + chainList.ChanListLength(node));

}

//输出数据

public static void Dispaly(Node<Student> head)

{

Console.WriteLine("******************* 链表数据如下 *******************");

var tempNode = head;

while (tempNode != null)

{

Console.WriteLine("ID:" + tempNode.data.ID + ", Name:" + tempNode.data.Name + ",Age:" + tempNode.data.Age);

tempNode = tempNode.next;

}

Console.WriteLine("******************* 链表数据展示完毕 *******************n");

}

//展示当前节点数据

public static void DisplaySingle(Node<Student> head)

{

if (head != null)

Console.WriteLine("ID:" + head.data.ID + ", Name:" + head.data.Name + ",Age:" + head.data.Age);

else

Console.WriteLine("未查找到数据！");

}

}

#region 学生数据实体

/// <summary>

/// 学生数据实体

/// </summary>

public class Student

{

public int ID { get; set; }

public string Name { get; set; }

public int Age { get; set; }

}

#endregion

#region 链表节点的数据结构

/// <summary>

/// 链表节点的数据结构

/// </summary>

public class Node<T>

{

/// <summary>

/// 节点的数据域

/// </summary>

public T data;

/// <summary>

/// 节点的指针域

/// </summary>

public Node<T> next;

}

#endregion

#region 链表的相关操作

/// <summary>

/// 链表的相关操作

/// </summary>

public class ChainList

{

#region 将节点添加到链表的末尾

/// <summary>

/// 将节点添加到链表的末尾

/// </summary>

/// <typeparam name="T"></typeparam>

/// <param name="head"></param>

/// <param name="data"></param>

/// <returns></returns>

public Node<T> ChainListAddEnd<T>(Node<T> head, T data)

{

Node<T> node = new Node<T>();

node.data = data;

node.next = null;

///说明是一个空链表

if (head == null)

{

head = node;

return head;

}

//获取当前链表的最后一个节点

ChainListGetLast(head).next = node;

return head;

}

#endregion

#region 将节点添加到链表的开头

/// <summary>

/// 将节点添加到链表的开头

/// </summary>

/// <typeparam name="T"></typeparam>

/// <param name="chainList"></param>

/// <param name="data"></param>

/// <returns></returns>

public Node<T> ChainListAddFirst<T>(Node<T> head, T data)

{

Node<T> node = new Node<T>();

node.data = data;

node.next = head;

head = node;

return head;

}

#endregion

#region 将节点插入到指定位置

/// <summary>

/// 将节点插入到指定位置

/// </summary>

/// <typeparam name="T"></typeparam>

/// <param name="head"></param>

/// <param name="currentNode"></param>

/// <param name="data"></param>

/// <returns></returns>

public Node<T> ChainListInsert<T, W>(Node<T> head, string key, Func<T, W> where, T data) where W : IComparable

{

if (head == null)

return null;

if (where(head.data).CompareTo(key) == 0)

{

Node<T> node = new Node<T>();

node.data = data;

node.next = head.next;

head.next = node;

}

ChainListInsert(head.next, key, where, data);

return head;

}

#endregion

#region 将指定关键字的节点删除

/// <summary>

/// 将指定关键字的节点删除

/// </summary>

/// <typeparam name="T"></typeparam>

/// <typeparam name="W"></typeparam>

/// <param name="head"></param>

/// <param name="key"></param>

/// <param name="where"></param>

/// <param name="data"></param>

/// <returns></returns>

public Node<T> ChainListDelete<T, W>(Node<T> head, string key, Func<T, W> where) where W : IComparable

{

if (head == null)

return null;

//这是针对只有一个节点的解决方案

if (where(head.data).CompareTo(key) == 0)

{

if (head.next != null)

head = head.next;

else

return head = null;

}

else

{

//判断一下此节点是否是要删除的节点的前一节点

if (head.next != null && where(head.next.data).CompareTo(key) == 0)

{

//将删除节点的next域指向前一节点

head.next = head.next.next;

}

}

ChainListDelete(head.next, key, where);

return head;

}

#endregion

#region 通过关键字查找指定的节点

/// <summary>

/// 通过关键字查找指定的节点

/// </summary>

/// <typeparam name="T"></typeparam>

/// <typeparam name="W"></typeparam>

/// <param name="head"></param>

/// <param name="key"></param>

/// <param name="where"></param>

/// <returns></returns>

public Node<T> ChainListFindByKey<T, W>(Node<T> head, string key, Func<T, W> where) where W : IComparable

{

if (head == null)

return null;

if (where(head.data).CompareTo(key) == 0)

return head;

return ChainListFindByKey<T, W>(head.next, key, where);

}

#endregion

#region 获取链表的长度

/// <summary>

///// 获取链表的长度

/// </summary>

/// <typeparam name="T"></typeparam>

/// <param name="head"></param>

/// <returns></returns>

public int ChanListLength<T>(Node<T> head)

{

int count = 0;

while (head != null)

{

++count;

head = head.next;

}

return count;

}

#endregion

#region 得到当前链表的最后一个节点

/// <summary>

/// 得到当前链表的最后一个节点

/// </summary>

/// <typeparam name="T"></typeparam>

/// <param name="head"></param>

/// <returns></returns>

public Node<T> ChainListGetLast<T>(Node<T> head)

{

if (head.next == null)

return head;

return ChainListGetLast(head.next);

}

#endregion

}

#endregion

}

运行结果：

当然，单链表操作中有很多是O(N)的操作，这给我们带来了尴尬的局面，所以就有了很多的优化方案，比如：双向链表，循环链表。静态链表等等，这些希望大家在懂得单链表的情况下待深一步的研究。