如何用c++实现一个链表 单链表的创建、插入和删除【数据结构】

C++单链表需定义节点结构和链表类,手动管理内存;核心操作包括头插(O(1))、指定位置插入(需遍历)、按值删除(分头/中/尾处理),并需实现析构函数防止内存泄漏。

用 C++ 实现单链表,核心是定义节点结构、管理头指针,并封装插入、删除等操作。不需要依赖 STL 容器,手动管理内存更利于理解数据结构本质。

定义节点结构和链表类

每个节点包含数据域和指向下一节点的指针;链表类维护头指针(可为 nullptr 表示空表):

struct ListNode {
    int val;
    ListNode* next;
    ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
};

class LinkedList { private: ListNode* head; public: LinkedList() : head(nullptr) {} ~LinkedList(); // 后续需实现析构释放内存 };

在链表头部插入节点(最简单)

时间复杂度 O(1),适合频繁在开头增删的场景:

  • 新建节点,赋值
  • 新节点 next 指向原 head
  • 更新 head 指向新节点
void insertAtHead(int value) {
    ListNode* newNode = new ListNode(value);
    newNode->next = head;
    head = newNode;
}

在指定位置插入(如第 i 个位置,从 0 开始)

需遍历到前一个节点,注意边界检查(i 小于 0 或超过长度时可忽略或报错):

  • i == 0 等价于头插,直接调用 insertAtHead
  • 遍历至第 i−1 个节点(prev),若 prev 为 nullptr 说明越界
  • 新建节点,接在 prev 后面:newNode→next = prev→next;prev→next = newNode
void insertAt(int index, int value) {
    if (index == 0) {
        insertAtHead(value);
        return;
    }
    ListNode* prev = head;
    for (int i = 0; i < index - 1 && prev != nullptr; ++i) {
        prev = prev->next;
    }
    if (prev == nullptr) return; // 位置无效
    ListNode* newNode = new ListNode(value);
    newNode->next = prev->next;
    prev->next = newNode;
}

删除节点(按值或按位置)

以按值删除为例(删第一个匹配的节点),需处理三种情况:

  • 空链表 → 直接返回
  • 头节点即目标 → 更新 head,并 delete 原头节点
  • 中间或尾部节点 → 找到前驱 prev,跳过目标节点,并释放内存
void deleteByValue(int value) {
    if (!head) return;
    if (head->val == value) {
        ListNode* temp = head;
        head = head->next;
        delete temp;
        return;
    }
    ListNode* prev = head;
    while (prev->next && prev->next->val != value) {
        prev = prev->next;
    }
    if (prev->next) {
        ListNode* toDelete = prev->next;
        prev->next = toDelete->next;
        delete toDelete;
    }
}

补充:遍历与析构(避免内存泄漏)

打印链表用于调试:

void print() {
    ListNode* cur = head;
    while (cur) {
        std::cout << cur->val;
        if (cur->next) std::cout << " → ";
        cur = cur->next;
    }
    std::cout << std::endl;
}

析构函数应逐个释放节点:

LinkedList::~LinkedList() {
    while (head) {
        ListNode* temp = head;
        head = head->next;
        delete temp;
    }
}

不复杂但容易忽略