Create 5.4.2维护链表尾指针.md

Author: fmxs

5.4.2维护链表尾指针.md

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+- 维护链表尾指针
+    - 问题：
+        - head和tail分别是整数单链表的第一个和最后一个元素的全局指针。采用C语言为以下原型实现相应函数：
+        
+        ```cpp
+        bool delete(Element *elem);
+        bool insertAfter(Element *elem, int data);
+        ```
+        
+        - delete的参数是待删除的元素。insert After的两个参数给出了要插入的新元素和对应的数据。能通过调用insert After并使用 NULL 作为元素参数来插入链表的开头。这些函数应该返回一个表示成功的布尔值。
+        - 这些函数必须保持头尾指针一直指向最新位置。
+    - 提示：
+        - 普通情况：链表的长度 ≥ 3
+        - 边界情况：代码需要考虑对于长度为0、1、2的链表是否能够正常工作。
+
+参考代码：
+```cpp
+// 维护链表尾指针
+#include <iostream>
+#include <forward_list>
+struct Element{
+    Element* next;  // 指针
+    int data;       // 数据
+};
+
+class my_list{
+public:
+    bool delete_my(Element *elem);
+    bool insertAfter(Element *elem, int data);
+    bool delete_my_new(Element *elem);
+    Element* GetHead();
+    Element* GetTail();
+private:
+    Element* head = nullptr;
+    Element* tail = nullptr;
+    Element* GetBeforeEndElement();
+};
+
+Element* my_list::GetHead(){
+    return this->head;
+}
+
+Element* my_list::GetTail(){
+    return this->tail;
+}
+
+Element* my_list::GetBeforeEndElement(){
+    if(this->head == nullptr || this->head == this->tail){
+        return nullptr;
+    }
+    
+    Element* p = this->head;
+    while(p->next != this->tail){
+        p = p->next;
+    }
+    return p;
+}
+
+// 书中的实现方式：
+// curPos 是一个用于迭代的指针，表示当前遍历到的节点，初始值为 nullptr。
+// ppNext 是一个指向 curPos 的指针的指针，表示当前节点的“next”指针的地址。它用于更新节点之间的连接。
+// 在循环中，首先检查是否找到了要删除的节点。如果找到了，就将 *ppNext 指向该节点的下一个节点，然后检查该节点是否是尾节点（即没有下一个节点），如果是，更新 tail 指针。
+// 如果当前位置 curPos 不为空，则将 ppNext 更新为 curPos 的“next”指针的地址，以便在下次迭代时能够更新当前节点的“next”指针。
+// 如果 curPos 为空，循环退出。
+// 最后，如果没有找到要删除的节点，返回 false。
+bool my_list::delete_my_new(Element* elem){
+    if(!elem){
+        return false;
+    }
+
+    Element *curPos = nullptr, **ppNext = &this->head;
+    while(true){
+        if(*ppNext == elem){
+            *ppNext = elem->next;
+            if(!(elem->next)){
+                this->tail = curPos;
+                delete(elem);
+                return true;
+            }
+        }
+        if(!(curPos = *ppNext)){
+            break;
+        }
+        ppNext = &(curPos->next);
+    }
+    return false;
+}
+
+bool my_list::delete_my(Element *elem){
+    if(elem == nullptr || this->head == nullptr || this->tail == nullptr){
+        return false;
+    }
+
+    if(elem == this->head){
+        this->head = this->head->next;
+        if(this->head->next == nullptr){
+            this->tail = nullptr;
+        }
+        delete elem;
+        return true;
+    }
+
+    if(elem == this->tail){
+        Element* beforeEnd = this->GetBeforeEndElement();
+        if(beforeEnd != nullptr){
+            beforeEnd->next = nullptr;
+            this->tail = beforeEnd;
+            delete elem;
+            return true;
+        }
+    }
+    
+    Element* p = this->head;
+    while(p != nullptr && p->next != elem){
+        p = p->next;
+    }
+
+    if(p){
+        p->next = elem->next;
+        delete(elem);
+        return true;
+    }  
+    return false;
+};
+
+bool my_list::insertAfter(Element *elem, int data){
+    if(elem == NULL){
+        Element* e = new Element;
+        e->data = data;
+        e->next = this->head;
+        if(this->head == NULL){
+            this->head = e;
+            this->tail = e;
+            return true;
+        }
+    }
+    return false;
+}
+
+int main(){
+    my_list myList;
+
+    Element* e1 = new Element;
+    e1->data = 10;
+    e1->next = nullptr;
+
+    Element* e2 = new Element;
+    e2->data = 20;
+    e2->next = nullptr;
+
+    myList.insertAfter(nullptr, 5);
+    myList.insertAfter(nullptr, 1);
+
+    // 删除第一个节点
+    if (myList.delete_my(myList.GetHead())) {
+        std::cout << "Deleted first element." << std::endl;
+    } else {
+        std::cout << "Failed to delete element." << std::endl;
+    }
+
+    // 删除最后一个节点
+    if (myList.delete_my(myList.GetTail())) {
+        std::cout << "Deleted last element." << std::endl;
+    } else {
+        std::cout << "Failed to delete element." << std::endl;
+    }
+
+    return 0;
+}
+```