C#实现单链表(线性表)完整实例

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
namespace LinearList
{
  //定义线性表的行为，可供顺序表类和单链表类继承
  public interface IListDS<T>
  {
    int GetLength();
    void Insert(T item, int i);
    void Add(T item);
    bool IsEmpty();
    T GetElement(int i);
    void Delete(int i);
    void Clear();
    int LocateElement(T item);
    void Reverse();
  }
  //链表节点类
  class Node<T>
  {
    private T tData;
    private Node<T> nNext;
    public T Data
    {
      get { return this.tData; }
      set { this.tData = value; }
    }
    public Node<T> Next
    {
      get { return this.nNext; }
      set { this.nNext = value; }
    }
    public Node()
    {
      this.tData = default(T);
      this.nNext = null;
    }
    public Node(T t)
    {
      this.tData = t;
      this.nNext = null;
    }
    public Node(T t,Node<T> node)
    {
      this.tData = t;
      this.nNext = node;
    }
  }
  //该枚举表示单链表Add元素的位置，分头部和尾部两种
  enum AddPosition {Head,Tail};
  //单链表类
  class LinkedList<T>:IListDS<T>
  {
    private Node<T> tHead;//单链表的表头
    public Node<T> Head
    {
      get { return this.tHead; }
      set { this.tHead = value; }
    }
    public LinkedList()
    {
      this.tHead = null;
    }
    public LinkedList(Node<T> node)
    {
      this.tHead = node;
    }
    public void Add(T item,AddPosition p)//选择添加位置
    {
      if (p == AddPosition.Tail)
      {
        this.Add(item);//默认添加在末尾
      }
      else//从头部添加会节省查找的开销，时间复杂度为O(1)不必每次都循环到尾部，这恰好是顺序表的优点
      {
        Node<T> node = this.Head;
        Node<T> nodeTmp = new Node<T>(item);
        if (node == null)
        {
          this.Head = nodeTmp;
        }
        else
        {
          nodeTmp.Next = node;
          this.tHead = nodeTmp;
        }
      }
    }
    #region IListDS<T> 成员
    public int GetLength()
    {
      Node<T> node = new Node<T>();
      int count = 0;
      node = this.tHead;
      while (node != null)
      {
        count++;
        node = node.Next;
      }
      return count;
    }
    public void Insert(T item, int i)//i最小从1开始
    {
      Node<T> insertNode = new Node<T>(item, null);//实例化待添加的Node
      if (this.tHead == null && i == 1)
      {
        this.tHead = insertNode;
        return;
      }
      if (i < 1 || i > this.GetLength() || (this.tHead == null && i != 1))
      {
        Console.WriteLine("There are no elements in this linked list!");
        return;
      }
      int j = 1;
      Node<T> node = this.tHead;
      Node<T> nodeTmp;
      while (node != null && j < i)//循环结束时，保证node为第i个node
      {
        node = node.Next;
        j++;
      }
      nodeTmp = node.Next;//原来的单链表的第i+1个node
      node.Next = insertNode;//第i个node后的node修改为待插入的node
      insertNode.Next = nodeTmp;//待插入的node插入后，其后继node为原来链表的第i+1个node
    }
    public void Add(T item)//添加至尾部，时间复杂度为O(n)，如果添加至头部，则会节省循环的开销
    {
      Node<T> LastNode = new Node<T>(item, null);//实例化待添加的Node
      if (this.tHead == null)
      {
        this.tHead = LastNode;
      }
      else
      {
        Node<T> node = this.tHead;
        while (node.Next != null)
        {
          node = node.Next;
        }
        node.Next = LastNode;
      }
    }
    public bool IsEmpty()
    {
      return this.tHead == null;
    }
    public T GetElement(int i)//设i最小从1开始
    {
      if (i < 1 || i > this.GetLength())
      {
        Console.WriteLine("The location is not right!");
        return default(T);
      }
      else
      {
        if (i == 1)
        {
          return this.tHead.Data;
        }
        else
        {
          Node<T> node = this.tHead;
          int j = 1;
          while (j < i)
          {
            node = node.Next;
            j++;
          }
          return node.Data;
        }
      }
    }
    public void Delete(int i)//设i最小从1开始
    {
      if (i < 1 || i > this.GetLength())
      {
        Console.WriteLine("The location is not right!");
      }
      else
      {
        if (i == 1)
        {
          Node<T> node = this.tHead;
          this.tHead = node.Next;
        }
        else
        {
          Node<T> node = this.tHead;
          int j = 1;
          while (j < i-1)
          {
            node = node.Next;
            j++;
          }
          node.Next = node.Next.Next;
        }
      }
    }
    public void Clear()
    {
      this.tHead = null;//讲thead设为null后，则所有后继结点由于失去引用，等待GC自动回收
    }
    public int LocateElement(T item)//返回值最小从1开始
    {
      if (this.tHead == null)
      {
        Console.WriteLine("There are no elements in this linked list!");
        return -1;
      }
      Node<T> node = this.tHead;
      int i = 0;
      while (node != null)
      {
        i++;
        if (node.Data.Equals(item))//如果Data是自定义类型，则其Equals函数必须override
        {
          return i;
        }
        node = node.Next;
      }
      Console.WriteLine("No found!");
      return -1;
    }
    public void Reverse()
    {
      if (this.tHead == null)
      {
        Console.WriteLine("There are no elements in this linked list!");
      }
      else
      {
        Node<T> node = this.tHead;
        if (node.Next == null)//如果只有头节点，则不作任何改动
        {
        }
        else
        {
          Node<T> node1 = node.Next;
          Node<T> node2;
          while (node1 != null)
          {
            node2 = node.Next.Next;
            node.Next = node2;//可以发现node始终未变，始终是原来的那个头节点
            node1.Next = this.tHead;
            this.tHead = node1;
            node1 = node2;
          }
        }
      }
    }
    #endregion
  }
  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      /*测试单链表的清空
      lList.Clear();
      Node<int> n = new Node<int>();
      n = lList.Head;
      while (n != null)
      {
        Console.WriteLine(n.Data);
        n = n.Next;
      }
      Console.ReadLine();
       */
      /*测试单链表返回元素个数
      LinkedList<int> lList = new LinkedList<int>();
      lList.Add(3);
      Console.WriteLine(lList.GetLength());
      Console.ReadLine();
      */
      /*测试单链表插入
      LinkedList<int> lList = new LinkedList<int>();
      lList.Insert(0,1);
      lList.Add(1);
      lList.Add(2);
      lList.Add(3);
      lList.Add(4);
      lList.Insert(99,3);
      Node<int> n = new Node<int>();
      n = lList.Head;
      while (n != null)
      {
        Console.WriteLine(n.Data);
        n = n.Next;
      }
      Console.ReadLine();
      */
      /*测试单链表获取某位置的值
      LinkedList<int> lList = new LinkedList<int>();
      lList.Add(1);
      lList.Add(2);
      lList.Add(3);
      lList.Add(4);
      Console.WriteLine(lList.GetElement(1));
      Console.ReadLine();
       */
      /*测试单链表删除某位置的值
      LinkedList<int> lList = new LinkedList<int>();
      lList.Add(1);
      lList.Add(2);
      lList.Add(3);
      lList.Add(4);
      Node<int> n = new Node<int>();
      n = lList.Head;
      while (n != null)
      {
        Console.WriteLine(n.Data);
        n = n.Next;
      }
      Console.ReadLine();
      lList.Delete(2);
      Node<int> m = new Node<int>();
      m = lList.Head;
      while (m != null)
      {
        Console.WriteLine(m.Data);
        m = m.Next;
      }
      Console.ReadLine();
      */
       /*测试单链表按值查找元素位置
      LinkedList<int> lList = new LinkedList<int>();
      lList.Add(1);
      lList.Add(2);
      lList.Add(3);
      lList.Add(4);
      Console.WriteLine(lList.LocateElement(3));
      Console.ReadLine();
      */
      /*测试单链表Reverse操作（逆序）
      LinkedList<int> lList = new LinkedList<int>();
      lList.Add(1);
      lList.Add(2);
      lList.Add(3);
      lList.Add(4);
      lList.Add(5);
      Node<int> m = new Node<int>();
      m = lList.Head;
      while (m != null)
      {
        Console.WriteLine(m.Data);
        m = m.Next;
      }
      Console.ReadLine();
      lList.Reverse();
      Node<int> n = new Node<int>();
      n = lList.Head;
      while (n != null)
      {
        Console.WriteLine(n.Data);
        n = n.Next;
      }
      Console.ReadLine();
      */
      /*测试单链表从头部添加元素
      LinkedList<int> lList = new LinkedList<int>();
      lList.Add(1,AddPosition.Head);
      lList.Add(2, AddPosition.Head);
      lList.Add(3, AddPosition.Head);
      lList.Add(4, AddPosition.Head);
      lList.Add(5, AddPosition.Head);
      Node<int> m = new Node<int>();
      m = lList.Head;
      while (m != null)
      {
        Console.WriteLine(m.Data);
        m = m.Next;
      }
      Console.ReadLine();
      */
      /*测试对单链表清除重复元素操作（返回另一链表）。这个例子中避免使用Add（）方法，因为每个Add（）都要从头到尾进行遍历，不适用Add（）方法
       就要求对目标链表的最后一个元素实时保存。另一种避免的方法在于从头部Add，但这样的最终结果为倒序
      LinkedList<int> lList = new LinkedList<int>();//原链表
      LinkedList<int> lList2 = new LinkedList<int>();//保存结果的链表
      lList.Add(1);
      lList.Add(2);
      lList.Add(1);
      lList.Add(3);
      lList.Add(3);
      lList.Add(4);
      lList.Add(5);
      Node<int> m = new Node<int>();
      m = lList.Head;
      while (m != null)
      {
        Console.WriteLine(m.Data);
        m = m.Next;
      }
      Console.ReadLine();
      Node<int> node1 = lList.Head;//标识原链表的当前要参与比较大小的元素，即可能放入链表2中的元素
      Node<int> node2;//标识结果单链表的最后一个元素，避免使用Add函数造成多次遍历
      Node<int> node3;//对node1的后继进行暂时保存，并最终付给node1
      node3 = node1.Next;
      lList2.Head = node1;//链表1的头结点肯定要加入链表2
      node2 = lList2.Head;//node2表示链表2的最后一个元素，此时最后一个元素为头结点
      node2.Next = null;//由于是把node1赋给了链表2的头结点，必须把它的后续结点设为null，否则会一起带过来
      node1 = node3;//如果没有node3暂存node1的后继，对lList2.Head后继赋为null的就会同时修改node1的后继，因为两者指向同一块内存
      while (node1 != null)
      {
        //在iList2中比较大小
        Node<int> tmp = lList2.Head;
        if (node1.Data.Equals(tmp.Data))
        {
          node1 = node1.Next;
          continue;//若相等，则node1向后移一位，重新计算
        }
        else
        {
          Node<int> tmp2 = tmp;
          tmp = tmp.Next;//tmp标识链表2的用于循环的节点，与node比较
          if (tmp == null)//当链表2中现有元素与node1都不相等时
          {
            node3 = node1.Next;
            node2.Next = node1;
            node2 = node1;
            node2.Next = null;
            node1 = node3;
            continue;
          }
          while (tmp != null)//tmp不为null时，一直循环到它为null
          {
            if (node1.Data.Equals(tmp.Data))
            {
              node1 = node1.Next;
            }
            else
            {
              tmp2 = tmp;
              tmp = tmp.Next;
              if (tmp == null)
              {
                node3 = node1.Next;
                node2.Next = node1;
                node2 = node1;
                node2.Next = null;
                node1 = node3;
              }
            }
          }
        }
      }
      //输出清除重复处理后的数组
      Node<int> n = new Node<int>();
      n = lList2.Head;
      while (n!= null)
      {
        Console.WriteLine(n.Data);
        n = n.Next;
      }
      Console.ReadLine();
      */
    }
  }
}