C++综合系列之模拟单链表模版

#ifndef _LIST_H_
#define _LIST_H_

#include<iostream>
using namespace std;

/**********************************************************************************/
/*                           定义单链表结构的四种方式                               */
/**********************************************************************************/

/**********************************************************************************/
/* 1. 友元类：在Node类中定义友元的方式，使List类可以访问结点的私有成员。               */
/**********************************************************************************/

//class Node
//{
//    friend class List;
//private:
//    int value;
//    Node *next;
//}
//class List
//{
//public:
//    //单链表具体操作
//private:
//    Node *head;
//}

/******************************************************************************************************/
/* 2. 内部类：在List内部定义Node类，但是Node的数据成员放在public部分，使List和Node均可以直接访问Node的成员。*/
/******************************************************************************************************/

//class List
//{
//public:
//    //单链表具体操作
//private:
//    class Node
//    {
//    public:
//        int value;
//        Node *next;
//    }

//    Node *head;
//}

/******************************************************************************************/
/* 3. 继承：在Node类中把成员定义为protected，然后让List继承Node类，这样就可以访问Node类的成员。*/
/******************************************************************************************/

//class Node
//{
//protected:
//    int value;
//    Node *next;
//};

//class List : public Node
//{
//public:
//    //单链表具体操作
//private:
//    Node *head;
//}

/***************************************************************************************************************/
/* 4. struct: 直接用struct定义Node类，因为struct的成员默认为公有数据成员，所以可直接访问（struct也可以指定保护类型）。*/
/***************************************************************************************************************/

//struct Node
//{
//    int data;
//    Node *next;
//};

//class List
//{
//public:
//    //单链表具体操作
//private:
//    Node *head;
//}

/**********************************************************************************/
/*                          本文采用的是第一种友元类的方式                          */
/**********************************************************************************/
//声明友元模版类（方法2.1）
//template<class T>
//class List;

template<class T>
class Node
{
public:
Node()
{
//        T v;
//        value = v;
next = NULL;
}

Node(T v, Node<T> *ptr = NULL)
{
value = v;
next = ptr;
}

//声明友元模版类（方法1）
template<class E>
friend class List;

//声明友元模版类（方法2.2）
//friend class List<T>;

friend ostream &operator<<(ostream &out, Node &n)
{
out << n.value;

return out;
}

private:
T value;
Node<T> *next;
};

template<class T>
class List
{
public:
List()
{
head = new Node<T>;
m_count = 0;
}
~List()
{
clear();
}

//获得链表的长度
int size()
{
m_count = 0;

Node<T> *p = head;
while ((p = p->next) != NULL)
{
m_count ++;
}

return m_count;
}

//从头部添加一个节点
void insert_front(T value)
{
Node<T> *pTemp = head->next;
head->next = new Node<T>(value);
head->next->next = pTemp;
}

//从尾部添加一个节点
void insert_end(T value)
{
Node<T> *p = head;
while(p->next != NULL)
p = p->next;

p->next = new Node<T>(value);
}

//添加节点到指定位置
void insert_index(int index, T value)
{
if(index > size())
{
cout << "index cause stack overflow." << endl;

return;
}

Node<T> *p = head;
for(int i = 1; i <= index - 1; i++)//index以第一个元素为参照计算偏移次数，并且从1开始计算索引
{
p = p->next;
}

Node<T> *pTemp = p->next;
p->next = new Node<T>(value);
p->next->next = pTemp;
}

//反转倒置（递归）
void reverse_recursive()
{

}
//反转倒置（非递归）
void reverse_nonrecursive()
{

}

//清空链表（保留head节点）
void clear()
{
Node<T> *pTemp = NULL;
while(head->next != NULL)//head->next是关键
{
pTemp = head->next;//临时变量保存头节点后面的节点，做删除用，如果直接删除将会丢失next节点指针，寻不到next节点
//            head->next = pTemp->next;//将head的next指针指向head的next的next节点，不断丢弃头节点后面的节点，此处pTemp->next <=> head->next->next
head->next = head->next->next;
delete pTemp;
}
}

//显示链表中所有数据
void display()
{
Node<T> *p = head;
int count = 0;
while((p = p->next) != NULL)
{
cout << "第" << ++count << "个节点为: " << *p << endl;
}
}

private:
Node<T> *head; //表头

int m_count;
};
#endif

#include <iostream>
#include "list.h"

using namespace std;

int main()
{
List<
afee
int> *list = new List<int>;

list->insert_end(3);
list->insert_end(4);
list->display();
cout << "size: " <<  list->size() << endl;

list->insert_front(1);
list->display();
cout << "size: " <<  list->size() << endl;

list->insert_index(4,2);
list->display();
cout << "size: " <<  list->size() << endl;

list->clear();
cout << "size: " <<  list->size() << endl;

return 0;
}