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c++如何实现单向链表_c++链表节点创建与遍历【原理】

尼克

尼克

发布时间:2026-02-13 14:41:52

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来源于php中文网

原创

单向链表节点结构体定义为struct listnode { int val; listnode* next; listnode() : val(0), next(nullptr) {} listnode(int x) : val(x), next(nullptr) {} };

c++如何实现单向链表_c++链表节点创建与遍历【原理】

如何定义单向链表节点结构体

单向链表的核心是每个节点存数据 + 指向下一个节点的指针。C++里最常用的是 struct,不是 class(默认 public 更直观)。别漏掉指针初始化,否则野指针遍历时直接崩溃。

常见错误:忘记把 next 初始化为 nullptr;用 malloc 而非 new,导致构造函数不调用(尤其含 std::string 等成员时)。

struct ListNode {
    int val;
    ListNode* next;
    ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
    ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
};
  • ListNode()ListNode(int) 构造函数必须显式初始化 nextnullptr
  • 如果节点含非 POD 类型(如 std::vector<int></int>),必须用 new ListNode(...),不能 malloc(sizeof(ListNode))
  • 不要在结构体里写 delete next —— 链表销毁需手动或智能指针控制生命周期

如何安全创建并连接多个节点

创建节点后,必须显式赋值 next 字段才能形成链。常见错误是只 new 出节点,但没连起来,导致遍历时在某个节点突然断成空指针。

示例:创建 1 → 2 → 3 的链表

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ListNode* head = new ListNode(1);
ListNode* node2 = new ListNode(2);
ListNode* node3 = new ListNode(3);
head->next = node2;
node2->next = node3;
// node3->next 已由构造函数设为 nullptr,无需再写
  • 顺序很重要:先 new 节点,再连 next;反过来(先连再 new)会访问野指针
  • 避免循环赋值:比如 a->next = b; b->next = a;,遍历时无限循环
  • 若用循环批量创建,记得每次迭代更新“当前尾节点”指针,而不是反复操作 head

如何正确遍历单向链表并访问所有值

遍历本质是“从 head 出发,沿 next 走到 nullptr”。关键判断条件是 curr != nullptr,不是 curr->next != nullptr —— 后者会漏掉最后一个节点。

典型错误:用 while (curr->next) 导致末尾节点值被跳过;或在循环内删节点后未更新 curr,造成重复访问或跳过。

ListNode* curr = head;
while (curr != nullptr) {
    std::cout << curr->val << " ";
    curr = curr->next; // 必须更新 curr,否则死循环
}
  • 遍历时禁止修改 curr->next(除非你真在做插入/删除)
  • 如果需要在遍历中删除节点,必须提前保存 curr->next,再 delete curr,再把 curr 设为保存的指针
  • 对空链表(head == nullptr),上述 while 循环自动不执行,无需额外判空

为什么不能用数组下标方式访问链表节点

单向链表没有随机访问能力 —— 想取第 5 个节点,必须从 head 开始走 4 次 next。这是它和 std::vector 的根本区别,也是性能瓶颈所在。

有人试图用「计数器」在遍历时匹配索引,这没问题,但时间复杂度永远是 O(n),无法优化。若频繁按索引查,说明不该用单向链表,该换 std::vector 或加索引缓存。

  • get(index) 实现必须检查 index = size,否则越界访问 nullptr->val
  • 求链表长度必须遍历一次,O(n);无法像 vector.size() 那样 O(1)
  • 所有基于位置的操作(插入、删除、查找)都隐含一次或多次遍历,这是设计时就要接受的成本

真正容易被忽略的,是节点内存释放时机 —— 不是所有场景都适合用裸指针,一旦涉及异常或作用域早退,std::unique_ptr<listnode></listnode> 才能防止泄漏。但初学先搞清 new/delete 配对逻辑,比急着上智能指针更重要。

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