C#单向链表实现：Append,Move,Delete,InsertAscending, InsertUnAscending,Clear

目录

一、链表定义

二、链表设计 

1.先定义一个结点类（Node）

2.再定义链表类（LinkedList）并依次设计其方法

3.再实现删除方法

4.再实现Insert 的方法

5.再增加InsertAscending升序插入

6.再增加 InsertUnAscending 的方法

7.再增加一个Clear方法，清空链表

8.再增加GetCurrentValue()方法取得当前的值

三、设计一个Main方法演示上述方法的应用

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一、链表定义

        链表是一种特殊的数据结构，能够动态地存储一种结构类型数据。在开发复杂的系统时，经常会使用链表存储数据。

        链表是一种重要的数据结构，该结构由节点组成。每个节点包含两部分数据，第一部分是节点本身的数据，第二部分是指向下一个节点的指针。对于单向链表，链表中存在两个特殊的节点，分别为“头节点”和“尾节点”。头节点本身没有数据，只存储下一个节点的指针，尾节点只存储数据。

二、链表设计 

1.先定义一个结点类（Node）

public class Node
{public object Data { get; set; }public Node Next { get; set; }public Node Previous { get; set; }public Node(object data){Data = data;Next = null;Previous = null;}
}

2.再定义链表类（LinkedList）并依次设计其方法

        链表类中使用了三个指针：Head、Tail和Current。Head指针指向链表的头部，Tail指针指向链表的尾部，Current指针指向当前正在访问的结点。

        定义了以下方法来实现结点的移动和添加：

• Append：在链表的尾部添加一个新的结点。
• MoveFirst：将Current指针移动到链表的头部。
• MovePrevious：将Current指针向前移动一位。
• MoveNext：将Current指针向后移动一位。

public class LinkedList
{private static Node _head;private static Node _current;public LinkedList(){_head = null;_tail = null;_current = null;}public static void Append(object data){var newNode = new Node(data);if (_head == null){_head = newNode;_tail = newNode;}else{_tail.Next = newNode;newNode.Previous = _tail;_tail = newNode;}}public static void MoveFirst(){if (_head != null){_current = _head;}}public static void MovePrevious(){if (_current != null && _current.Previous != null){_current = _current.Previous;}}public static void MoveNext(){if (_current != null && _current.Next != null){_current = _current.Next;}}
}

3.再实现删除方法

        要实现删除操作，添加一个名为 Delete 的方法。在该方法中，需要处理三种情况：删除头部结点、删除尾部结点和删除中间结点。

public static void Delete()
{if (_current == null){return;}// 删除头部结点if (_current == _head){if (_head == _tail){_head = null;_tail = null;}else{_head = _head.Next;_head.Previous = null;}}// 删除尾部结点else if (_current == _tail){_tail = _tail.Previous;_tail.Next = null;}// 删除中间结点else{var nextNode = _current.Next;var previousNode = _current.Previous;nextNode.Previous = previousNode;previousNode.Next = nextNode;}_current = null;
}

        在需要删除当前指向的结点时调用 Delete 方法。注意，在删除结点后，Current 指针会变成 null，需要重新定位到链表的头部或尾部。 

4.再实现Insert 的方法

/// <summary>
/// 在当前位置插入数据，
/// 不对数据排序，也不比较数据
/// </summary>
public static void Insert(int value)
{// 创建一个新的节点var newNode = new Node(value);// 如果链表为空，将新节点设置为头节点if (_head == null){_head = newNode;_current = newNode;return;}// 找到当前节点var current = _current;if (current == null){//current = _head;_current = _head;while (_current.Next != null){_current = _current.Next;}current = _current;}// 在当前位置插入新节点newNode.Next = current.Next;newNode.Previous = current;current.Next = newNode;_current = newNode;
}

        需要在当前节点的后面插入新结点时调用 Insert 方法。注意，在插入新节点后，Current 指针会指向新插入的节点。

5.再增加InsertAscending升序插入

 /// <summary>/// 升序插入方法/// 如果原链表数据未排序，则需先排序然后插入/// </summary>public static Node InsertAscending(int value){Node newNode = new(value);if (_head == null || (int)_head.Data >= value){newNode!.Next = _head;return newNode;}else{Node? previous = _head;Node? current = _head.Next;while (current != null && (int)current.Data < value){previous = current;current = current.Next;}newNode!.Next = current;previous.Next = newNode;}return _head;}

6.再增加 InsertUnAscending 的方法

        添加一个名为 InsertUnAscending 的方法，该方法实现非升序插入功能。这意味着新结点将根据给定的值在链表中找到合适的位置并插入。

/// <summary>
/// 非升序插入节点数据的方法
/// 非升序插入意味着元素不是按升序插入链表中
/// 相反，元素可以以任何顺序插入链表中
/// 具体实现是由程序的需求决定的
/// </summary>
public static void InsertUnAscending(int data)
{var newNode = new Node(data);if (_head == null){_head = newNode;}else{Node? temp = _head;while (temp!.Next != null && (int)temp.Next.Data < data){temp = temp.Next;}newNode.Next = temp.Next;temp.Next = newNode;}
}

        该方法首先检查链表是否为空。如果为空，则将新结点设置为头部、尾部和当前结点。如果新结点的值小于头部结点的值，则将新结点设置为头部，并将其指向原来的头部结点。如果新结点的值大于尾部结点的值，则将新结点设置为尾部，并将其指向原来的尾部结点。否则，我们将遍历链表，找到新结点应该插入的位置，然后将新结点插入到合适的位置。

7.再增加一个Clear方法，清空链表

// 清空链表
public static void Clear()
{_head = null;_tail = null;_current = null;
}

        将链表的头部、尾部和当前结点都设置为 null，从而清空整个链表。

8.再增加GetCurrentValue()方法取得当前的值

// 获取当前结点的值
public static int GetCurrentValue()
{if (_head != null){return (int)_current!.Data;}else{throw new InvalidOperationException("The linked list is empty.");}
}

        在这个修改后的实现中，如果head为null，我们抛出一个InvalidOperationException异常，指示链表为空。

        另外，您还可以根据您的需求选择返回一个默认值或进行其他处理：

public static int GetCurrentValue()
{if (_head != null){return (int)_head.Data;}else{return default; // 或者 return 0;}
}

9.再增加对链表数据冒泡排序SortList方法

/// <summary>
/// 对链表数据冒泡排序
/// </summary>
public static Node? SortList(Node? head)
{if (head == null || head.Next == null){return head;}bool swapped;do{swapped = false;Node? current = head;while (current != null && current.Next != null){if ((int)current.Next.Data < (int)current.Data){(current.Next.Data, current.Data) = (current.Data, current.Next.Data);swapped = true;}current = current.Next;}} while (swapped);return head;
}

三、设计一个Main方法演示上述方法的应用

// 单向链表Main方法
namespace _131_1
{class Program{static void Main(string[] args){ArgumentNullException.ThrowIfNull(args);// 插入结点LinkedList.Append(5);LinkedList.Append(2);LinkedList.Append(8);LinkedList.Append(1);LinkedList.Append(3);// 获取当前结点的值Console.Write("当前结点的值：");Console.WriteLine(LinkedList.GetCurrentValue());// 移动到第一个结点LinkedList.MoveFirst();Console.Write("第一结点的值：");Console.WriteLine(LinkedList.GetCurrentValue());// 移动到下一个结点LinkedList.MoveNext();Console.Write("下一结点的值：");Console.WriteLine(LinkedList.GetCurrentValue());// 移动到上一个结点LinkedList.MovePrevious();Console.Write("上一结点的值：");Console.WriteLine(LinkedList.GetCurrentValue());LinkedList.Print();Console.WriteLine("*初始数据*");// 删除尾首2个结点LinkedList.Delete();LinkedList.MoveFirst();LinkedList.Delete();LinkedList.Print();Console.WriteLine("*删除节点*");// 插入升序结点LinkedList.SortList(LinkedList._head);//先排序LinkedList.InsertAscending(6);LinkedList.InsertAscending(4);LinkedList.InsertAscending(9);LinkedList.Print();Console.WriteLine("*升序插入*");// 插入非升序结点LinkedList.InsertUnAscending(7);LinkedList.InsertUnAscending(3);LinkedList.InsertUnAscending(10);LinkedList.Print();Console.WriteLine("*非升序插入*");// 清空链表LinkedList.Clear();LinkedList.Print();Console.WriteLine();Console.WriteLine("**清空就没有了**");// 插入数据LinkedList.Insert(0);LinkedList.Insert(1);LinkedList.Insert(2);LinkedList.Insert(3);LinkedList.Print();Console.WriteLine("*新数据*");LinkedList.MoveFirst();LinkedList.MoveNext();Console.WriteLine(LinkedList.GetCurrentValue());Console.WriteLine("*********");LinkedList.Insert(5);LinkedList.Print();Console.WriteLine("*插入5*");LinkedList.MovePrevious();LinkedList.Insert(6);LinkedList.Print();Console.WriteLine("**插入6**");}}
}
//运行结果：
/*
当前结点的值：3
第一结点的值：5
下一结点的值：2
上一结点的值：5
5
2
8
1
3
*初始数据*
8
1
3
*删除节点*
1
3
4
6
8
9
*升序插入*
1
3
3
4
6
7
8
9
10
*非升序插入***清空就没有了**
0
1
2
3
*新数据*
1
*********
0
1
5
2
3
*插入5*
0
1
6
5
2
3
**插入6***/