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节点类
#ifndef Node_H
#define Node_Htemplate <class Type> class Node //单链节点类{ public: Type data; Node<Type> *link; Node() : data(Type()), link(NULL) {} Node(const Type &item) : data(item), link(NULL) {} Node(const Type &item, Node<Type> *p) : data(item), link(p) {} };#endif 【说明】因为数据结构里用到这个结构的地方太多了,如果用《数据结构》那种声明友元的做法,那声明不知道要比这个类的本身长多少。不如开放成员,事实上,这种结构只是C中的struct,除了为了方便初始化一下,不需要任何的方法,原书那是画蛇添足。下面可以看到,链表的public部分没有返回Node或者Node*的函数,所以,别的类不可能用这个开放的接口对链表中的节点操作。【重要修改】原书的缺省构造函数是这样的Node() : data(NULL), link(NULL) {} 。我原来也是照着写的,结果当我做扩充时发现这样是不对的。当Type为结构而不是简单类型(int、……),不能简单赋NULL值。这样做使得定义的模板只能用于很少的简单类型。显然,这里应该调用Type的缺省构造函数。 这也要求,用在这里的类一定要有缺省构造函数。在下面可以看到构造链表时,使用了这个缺省构造函数。当然,这里是约定带表头节点的链表,不带头节点的情况请大家自己思考。---www.bianceng.cn
【闲话】请不要对int *p = new int(1);这种语法有什么怀疑,实际上int也可以看成一种class。
单链表类定义与实现
#ifndef List_H
#define List_H#ifndef TURE #define TURE 1#endif#ifndef FALSE #define FALSE 0#endiftypedef int BOOL;#include "Node.h"template <class Type> class List //单链表定义{ //基本上无参数的成员函数操作的都是当前节点,即current指的节点 //认为表中“第1个节点”是第0个节点,请注意,即表长为1时,最后一个节点是第0个节点 public: List() { first = current = last = new Node<Type>; prior = NULL; } ~List() { MakeEmpty(); delete first; } void MakeEmpty() //置空表 { Node<Type> *q; while (first->link != NULL) { q = first->link; first->link = q->link; delete q; } Initialize(); } BOOL IsEmpty() { if (first->link == NULL) { Initialize(); return TURE; } else return FALSE; } int Length() const //计算带表头节点的单链表长度 { Node<Type> *p = first->link; int count = 0; while (p != NULL) { p = p->link; count++; } return count; } Type *Get()//返回当前节点的数据域的地址 { if (current != NULL) return ¤t->data; else return NULL; } BOOL Put(Type const &value)//改变当前节点的data,使其为value { if (current != NULL) { current->data = value; return TURE; } else return FALSE; } Type *GetNext()//返回当前节点的下一个节点的数据域的地址,不改变current { if (current->link != NULL) return ¤t->link->data; else return NULL; } Type *Next()//移动current到下一个节点,返回节点数据域的地址 { if (current != NULL && current->link != NULL) { prior = current; current = current->link; return ¤t->data; } else { return NULL; } } void Insert(const Type &value)//在当前节点的后面插入节点,不改变current { Node<Type> *p = new Node<Type>(value, current->link); current->link = p; } BOOL InsertBefore(const Type &value)//在当前节点的前面插入一节点,不改变current,改变prior { Node<Type> *p = new Node<Type>(value); if (prior != NULL) { p->link = current; prior->link = p; prior = p; return TURE; } else return FALSE; } BOOL Locate(int i)//移动current到第i个节点 { if (i <= -1) return FALSE; current = first->link; for (int j = 0; current != NULL && j < i; j++, current = current->link) prior = current; if (current != NULL) return TURE; else return FALSE; } void First()//移动current到表头 { current = first; prior = NULL; } void End()//移动current到表尾 { if (last->link != NULL) { for ( ;current->link != NULL; current = current->link) prior = current; last = current; } current = last; } BOOL Find(const Type &value)//移动current到数据等于value的节点 { if (IsEmpty()) return FALSE; for (current = first->link, prior = first; current != NULL && current->data != value; current = current->link) prior = current; if (current != NULL) return TURE; else return FALSE; } BOOL Remove()//删除当前节点,current指向下一个节点,如果current在表尾,执行后current = NULL { if (current != NULL && prior != NULL) { Node<Type> *p = current; prior->link = p->link; current = p->link; delete p; return TURE; } else return FALSE; } BOOL RemoveAfter()//删除当前节点的下一个节点,不改变current { if (current->link != NULL && current != NULL) { Node<Type> *p = current->link; current->link = p->link; delete p; return TURE; } else return FALSE; } friend ostream & operator << (ostream & strm, List<Type> &l) { l.First(); while (l.current->link != NULL) strm << *l.Next() << " " ; strm << endl; l.First(); return strm; } protected: /*主要是为了高效的入队算法所添加的。因为Insert(),Remove(),RemoveAfter()有可能改变last但没有改变last所以这个算法如果在public里除非不使用这些,否则不正确。但是last除了在队列中非常有用外,其他的时候很少用到,没有必要为了这个用途而降低Insert(),Remove()的效率所以把这部分放到protected,实际上主要是为了给队列继承*/ void LastInsert(const Type &value) { Node<Type> *p = new Node<Type>(value, last->link); last->link = p; last = p; } void Initialize()//当表为空表时使指针复位 { current = last = first; prior = NULL; } //这部分函数返回类型为Node<Type>指针,是扩展List功能的接口 Node<Type> *pGet() { return current; } Node<Type> *pNext() { prior = current; current = current->link; return current; } Node<Type> *pGetNext() { return current->link; } Node<Type> *pGetFirst() { return first; } Node<Type> *pGetLast() { return last; } Node<Type> *pGetPrior() { return prior; } void PutLast(Node<Type> *p) { last = p; }//这部分插入删除函数不建立或删除节点,是原位操作的接口 void Insert(Node<Type> *p) { p->link = current->link; current->link = p; } void InsertBefore(Node<Type> *p) { p->link = current; prior->link = p; prior = p; } void LastInsert(Node<Type> *p) { p->link = NULL; last->link = p; last = p; } Node<Type> *pRemove() { if (current != NULL && prior != NULL) { Node<Type> *p = current; prior->link = current->link; current = current->link; return p; } else return NULL; } Node<Type> *pRemoveAfter() { if (current->link != NULL && current != NULL) { Node<Type> *p = current->link; current->link = current->link->link; return p; } else return NULL; } private: List(const List<Type> &l); Node<Type> *first, *current, *prior, *last; //尽量不要使用last,如果非要使用先用End()使指针last正确};#endif【说明】我将原书的游标类Iterator的功能放在了链表类中,屏蔽掉了返回值为Node以及Node*类型的接口,这样的链表简单、实用,扩充性能也很好。
在完成书后作业的时候,我发现了原书做法的好处,也就是我的做法的不足。如果使用原书的定义,在完成一个功能时,只需要写出对应的函数实现。而在我的定义中,必须先派生一个类,然后把这个功能作为成员或者友元。但是这种比较并不说明书上的定义比我的要合理。首先,使用到原位操作的情况并不多,书后作业只是一种特殊情况;换句话说,书上的定义只是对完成书后作业更实用些。其次,在使用到链表的时候,通常只会用到插入、删除、取数据、搜索等很少的几个功能,我的定义足够用了。而在完成一个软件时,对链表的扩充功能在设计阶段就很清晰了,这时可以派生一个新类在整个软件中使用,对整体的规划更为有利。而对于单个链表的操作,把它作为成员函数更好理解一些。也就是说我的定义灵活性不差。
单链表应用
有人曾经建议最好把链表和链表位置这两个分开,C++标准库是这么做的;但对于初学者来说,一个类总比两个类好操作。我不清楚在书中这部分的程序究竟调没调试,但这种语句我是绝对看不懂的:
ListNode<Term> *pa, *pb, *pc, *p;
ListIterator<Term> Aiter(ah.poly);ListIterator<Term> Biter(ah.poly);pa = pc = Aiter.First(); pb = p = Biter.First();………………………..pa->coef = pa->coef + pb->coef;p = pb; pb = Biter.Next(); delete p; pa, pb, p 究竟指向什么?你说这很清楚,ListNode<Term>这样的节点呗。但按照原书的定义,ListIterator::First()等等函数返回是指向data域的指针,他们怎么能直接赋值?到了下面更乱了,pb指向的区域直接分解出了Term的数据成员,也就是说是指向Term结构的;然后让ListNode<Term>类型的指针p指向这个Term结构,最后,居然把这个结构delete了,天啊,ListNode<Term>这样的节点的data域被delete了!在下面将会有些重载运算符的例子,我们的工作将是使多项式的运算看起来更符合书写习惯。完成这些是我觉得我擅自将原书的“+”改成了PolyAdd(),总要给个交待吧。
下面将完成单链表的赋值运算的重载,请把这部分加到List类的public部分。的确,这部分也可以放在多项式类里实现;但是,复制一个多项式实际上就是复制一个单链表,与其单单做一个多项式赋值,还不如完成单链表的赋值,让派生类都能共享。
operator = (const List<Type> &l)
{ MakeEmpty(); for (Node<Type> *p = l.first->link; p != NULL; p = p->link) LastInsert(p->data);} 还记得List类的private里面的这个List(const List<Type> &l)吗?当初怕它惹祸,直接将它禁用了,既然现在=都能用了,为了这种语法List<Type> b = a;顺便也把它完成了吧。现在可以把它从private放到public了。List(const List<Type> &l)
{ first = current = last = new Node<Type>; prior = NULL; for (Node<Type> *p = l.first->link; p != NULL; p = p->link) LastInsert(p->data);} 终于可以这样写了a = b + c * dfriend Polynomial operator + (Polynomial &polyA, Polynomial &polyB)
{ Polynomial tempA = polyA;Polynomial tempB = polyB; PolyAdd(tempA, tempB); return tempA;}friend Polynomial operator * (Polynomial &polyA, Polynomial &polyB){ Node<Term> *pA = polyA.pGetFirst()->link; Node<Term> *pB = polyB.pGetFirst()->link; Polynomial polyTempA, polyTempB; int coef, exp; if (pA == NULL || pB == NULL) return polyTempA; for (pA = polyA.pGetFirst()->link; pA != NULL; pA = pA->link) { for(pB = polyB.pGetFirst()->link; pB != NULL; pB = pB->link) { coef = pA->data.coef * pB->data.coef; exp = pA->data.exp + pB->data.exp; Term term(coef, exp); polyTempB.LastInsert(term); } PolyAdd(polyTempA, polyTempB); polyTempB.Initialize(); } return polyTempA;} 【后记】很显然,在“+”的处理上我偷懒了,但这是最方便的。乘法部分只要参照手工运算,还是很简单的,我就不解释了。对于“-”,可以先完成(-a)这样的算法,然后就可以用加法完成了,而你要是象我一样懒很可能就会做这种事-a=-1×a,真的不提倡,超低的效率。对于除法,如果你会用汇编写多字节除法(跟手工计算很像),依样画葫芦也能弄出来,但首先要完成“-”。如果要写又得好长,留给你完成吧。到这里你明白原位加法的重要了吧,这些运算实际上都是靠它实现的本文来自: 编程入门网() 详文参考:
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