单链表c++

<think>嗯，用户想了解如何在C++中实现和操作单链表。我需要先回忆一下单链表的基本结构。单链表由节点组成，每个节点包含数据域和指向下一个节点的指针。头节点通常用来简化操作，比如记录长度或者作为起始点。 首先，用户提供的引用中有几个代码示例。引用[3]提到了节点的结构体定义，包含val和next指针，还有构造方法。引用[2]和[4]讨论了链表的初始化，包括头节点的创建和长度的记录。这应该作为基础结构部分。 插入操作方面，引用[1]中的insertList函数展示了在指定位置插入节点的方法。需要注意边界条件，比如插入位置是否合法。遍历到目标位置前一个节点，然后调整指针指向新节点。这里要确保循环的条件正确，比如从1开始，直到i < n，这样temp会停在位置n-1，然后插入新节点到n的位置。 删除节点的话，用户没有直接给出例子，但逻辑类似。需要找到要删除节点的前驱，然后调整指针，跳过要删除的节点，并释放内存。遍历时同样要检查位置是否有效，防止越界。 链表的遍历比较简单，从头节点开始，逐个访问直到nullptr。注意处理空链表的情况，避免访问空指针。 用户可能还关心其他操作，比如查找、反转链表、判断是否有环等。不过根据提供的引用，主要集中在插入、删除和初始化上。应该覆盖这些基本操作，然后可以提到其他常见操作作为扩展。 性能方面，单链表的插入和删除时间复杂度是O(n)，因为需要遍历到指定位置。但如果在头部操作，可以做到O(1)，比如头插法。不过用户提供的例子是任意位置插入，所以平均是线性的。 需要检查引用的正确性，比如引用[1]中的insertList函数，里面的循环是否正确。比如，如果n是插入位置，那么循环应该执行n-1次，让temp指向第n-1个节点。然后新节点的next指向temp的next，temp的next指向新节点，这样正确插入到第n的位置。 另外，引用[2]中提到了链表的初始化函数InitList，使用new来分配头节点，并初始化next为nullptr和长度为0。这和引用[3]中的结构体定义类似，都是正确的做法。 可能用户遇到的常见错误包括内存泄漏、未正确处理指针导致节点丢失或循环链表。在代码示例中，需要注意malloc和new的使用，以及对应的free和delete。例如，引用[1]使用malloc分配内存，但在C++中更常用new，而释放时应该用free还是delete？这可能导致问题，需要指出正确的方法。 总结步骤应该是：定义节点结构体，初始化链表（创建头节点），实现插入、删除、遍历等操作，并处理边界条件。同时提醒内存管理的注意事项，避免泄漏。</think>### C++ 单链表实现与操作分步指南 #### 一、单链表基础结构 单链表由多个节点组成，每个节点包含**数据域**和**指针域**。头节点用于简化操作（如记录长度）[^4]： ```cpp struct ListNode { int val; // 数据域 ListNode* next; // 指针域 ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {} // 带参数的构造函数[^3] }; // 初始化链表（创建头节点） void initList(ListNode* &head) { head = new ListNode(0); // 头节点数据域可存储链表长度[^2] head->next = nullptr; } ``` #### 二、核心操作实现 1. **插入节点** - 关键步骤：定位插入位置前驱节点 → 修改指针指向 ```cpp void insertNode(ListNode* head, int pos, int val) { if (pos < 1 || pos > head->val + 1) { // 头节点存储链表长度[^2] cout << "无效位置" << endl; return; } ListNode* curr = head; for (int i = 0; i < pos-1; ++i) { // 移动到插入位置前驱节点 curr = curr->next; } ListNode* newNode = new ListNode(val); newNode->next = curr->next; curr->next = newNode; head->val++; // 更新链表长度 } ``` - 时间复杂度：$O(n)$，空间复杂度：$O(1)$ 2. **删除节点** ```cpp void deleteNode(ListNode* head, int pos) { if (pos < 1 || pos > head->val) { // 验证位置有效性[^1] cout << "无效位置" << endl; return; } ListNode* curr = head; for (int i = 0; i < pos-1; ++i) { // 定位到删除位置前驱节点 curr = curr->next; } ListNode* temp = curr->next; curr->next = temp->next; delete temp; // 释放内存 head->val--; // 更新链表长度 } ``` 3. **遍历链表** ```cpp void traverseList(ListNode* head) { ListNode* curr = head->next; // 跳过头节点 while (curr != nullptr) { cout << curr->val << " -> "; curr = curr->next; } cout << "NULL" << endl; } ``` #### 三、内存管理要点 1. **动态内存分配**：使用`new`创建节点，`delete`释放节点 2. **防止野指针**：删除节点后立即置空指针 3. **边界条件处理**：空链表、首尾节点等特殊情况处理 #### 四、进阶操作建议 1. **链表反转**：使用三指针法 ```cpp void reverseList(ListNode* head) { ListNode *prev = nullptr, *curr = head->next; while (curr) { ListNode* next = curr->next; curr->next = prev; prev = curr; curr = next; } head->next = prev; } ``` 2. **环检测**：快慢指针法（Floyd判圈算法） #### 五、性能分析 | 操作 | 时间复杂度 | 空间复杂度 | |-------------|------------|------------| | 插入/删除 | $O(n)$ | $O(1)$ | | 访问元素 | $O(n)$ | $O(1)$ | | 头插法 | $O(1)$ | $O(1)$ |