【Weiss】【第03章】练习3.3：通过交换指针交换单/双链表元素

【练习3.3】

通过之调整指针（而不是数据）来交换两个相邻的元素，使用

a.单链表

b.双链表

Answer：

先放测试代码，折叠标题可以看到分别是哪种链表的测试。

实测可满足题意，但单链表和双链表的两段代码是分开实现的，所以需要分开测试。

如果要合在一起的话，需要改一下头文件包含以及命名空间。

单链表测试代码：

 #include <iostream>
 #include "linklist.cpp"
 using namespace std;
 using namespace linklist;
 template class List<int>;
 int main(void)
 {
     List<int> number;

     //原始链表
     cout << "/*additem()*/" << endl;
     number.additem();
     number.additem();
     number.additem();
     number.additem();
     number.additem();
     number.additem();
     number.additem();
     number.traverse();
     cout << "\n/*end*/\n\n" << endl;

     //测试交换顺序，头节点与中间节点各一
     cout << "/*swappos()*/" << endl;
     number.swappos(number.find());
     number.swappos(number.find());
     number.traverse();
     cout << "/*end*/\n\n" << endl;

     system("pause");
 }

双链表测试代码：

 #include <iostream>
 #include "double_linklist.cpp"
 using namespace std;
 using namespace doublelinklist;
 template class DList<int>;
 int main(void)
 {
     DList<int> number;

     //测试插入
     cout << "/*additem()*/" << endl;
     number.additem();
     number.additem();
     number.additem();
     number.additem();
     number.additem();
     number.additem();
     number.additem();
     number.traverse();
     cout << "\n/*end*/\n\n" << flush;

     //测试交换函数
     cout << "/*swappos*/" << endl;
     //测试头节点
     number.swappos(number.find());
     number.traverse();
     cout << endl;
     //测试邻接尾节点的中间节点
     number.swappos(number.find());
     number.traverse();
     cout << endl;
     //测试中间节点
     number.swappos(number.find());
     number.traverse();
     cout << endl;
     //测试尾节点
     number.swappos(number.find());
     cout << "/*end*/\n\n" << flush;

     system("pause");
 }

通过交换指针交换节点直观上还是比较容易的，但是需要比较细致否则容易做错。

因为注释不太好解释，所以代码上就不放注释了，直接上图比较直观。

首先以单链表为例，pos是头节点的情形可以当做一种特殊情况，处理方法比一般情况要简单。

更一般地，通过迭代找到pos的前驱，在后面的实现代码里记为iter变量，然后几个指针的变化关系如下图。

最后的问号代表该处可能是一个节点，也可能是nullptr，但是对于单链表而言没有影响。

考虑双链表时，同样不考虑pos是头指针的情况（当然在代码里还是要表现的），有三点细微的不一致

①、不需从链表头迭代寻找pos的前驱iter，在没有修改前向指针的情况下，可以把单链表书写中的iter全部写成pos->prev

②、按单链表的方法，修改完后向指针后，需要调整前向指针

③、尾部的问号节点如果为空，则会对rear的位置产生影响；如果不为空，则需调整该问号节点的前向指针

简图如下：

最后是实现代码，将其分别复制进此前对应的例程中，函数的声明请自行补充。

单链表实现代码：

 //练习3.3新增，交换相邻节点
 template <typename T> bool List<T>::swappos(Node<T>* pos)
 {
     if (pos->next == nullptr)
     {
         cout << ("Illegal!") << endl;
         return false;
     }
     if (pos == front)
     {
         front = front->next;
         pos->next = front->next;
         front->next = pos;
     }
     else
     {
         Node<T>* iter = front;
         while (iter->next != pos)
             iter = iter->next;
         if (iter == nullptr)
         {
             cout << ("Illegal!") << endl;
             return false;
         }
         else
         {
             iter->next = pos->next;
             pos->next = pos->next->next;
             iter->next->next = pos;
         }
     }
     return true;
 }

双链表实现代码：

 //练习3.3新增，通过交换指针交换节点
 //不检测pos位置是否确实在双链表中（否则速度比单链表更慢，失去意义）
 template <typename T> bool DList<T>::swappos(Node<T>* pos)
 {
     if (pos->next == nullptr)
     {
         cout << "Illegal" << endl;
         return false;
     }
     if (pos == front)
     {
         front = front->next;
         front->prev = nullptr;
         pos->next = front->next;
         pos->prev = front;
         front->next = pos;
     }
     else
     {
         //后向指针调整
         pos->prev->next = pos->next;
         pos->next = pos->next->next;
         pos->prev->next->next = pos;
         //前向指针调整
         pos->prev->next->prev = pos->prev;
         pos->prev = pos->prev->next;

     }
     //判断尾指针是否为空
     if (pos->next == nullptr)
         rear = pos;
     else
         pos->next->prev = pos;
     return true;
 }