c++单链表冒泡排序（交换结点），链表增删改查，运算符重载

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <fstream>
#include <string>

using namespace std;

//类
class List
{
public:
	//构造器初始化，生成头节点
	List()
	{
		head = new Node;
		head->next = NULL;
	}

	//成员函数
	void createList();
	void insertList(int data);
	void travelList(int chance);
	void input();
	int  addNode();
	void deleteData(int addNum);
	void ifClear();
	void clearList();
	//重载下标
	int operator[](int idx);
	//重载+
	friend List operator+(List& List_1, List& List_2);
	//重载-
	friend List operator-(List& List_1, List& List_2);
	//重载<<
	friend ostream& operator<<(ostream& os, List& list);
	//重载>>
	friend istream& operator>>(istream& is, List& list);
	//冒泡排序
	void bubbleSortList(List& list);
private:
	//数据成员
	struct Node
	{
		int data; //数据域
		struct Node* next;	//指针域

	} *head;//头指针

	int num;//链表元素个数
};

//头插法生成节点
void List::insertList(int data)
{
	Node* cur = new Node;

	//插入数据
	cur->data = data;

	//插入节点
	cur->next = head->next;
	head->next = cur;
}

//调用insertList输入数据，生成链表
void List::input()
{
	cout << "请输入链表数量长度：";
	cin >> num;
	srand(time(NULL));
	for (int i = 0; i < num; i++)
	{
		insertList(rand() % 100);
	}
}

//任意位置插入节点
int List::addNode()
{
	int d, idx;

	cout << "请输入你要插入的节点数据:";
	cin >> d;
	cout << "请输入你要插入的节点位置: ";
	cin >> idx;

	Node* tp = NULL;
	Node* link = head;

	//寻找插入位置
	if (idx<1 || idx>num + 1)
	{
		cout << "操作非法" << endl;
		return num;
	}
	else
	{
		for (int i = 0; i < idx; i++)
		{
			tp = link;
			link = link->next;
		}

		Node* cur = new Node;
		tp->next = cur;
		cur->data = d;
		cur->next = link;
		travelList(1);
		return ++num;
	}
}

ofstream mycout1("D:/text1.txt");
ofstream mycout2("D:/text2.txt");
//遍历链表并将数据存入文件
void List::travelList(int chance)
{
	Node* temp = head->next;	//防止头指针地址改变
	while (temp != NULL)
	{
		cout << temp->data << "  ";
		if (chance == 1)
			mycout1 << temp->data << "  ";
		else
			mycout2 << temp->data << "  ";
		temp = temp->next;
	}
	cout << endl;
}

//删除节点
void List::deleteData(int addNum)
{
	int i, j = 0;
	cout << "请问您要删除第几个数据: ";
	cin >> i;
	Node* tp = NULL;
	Node* link = head;//link为删除节点后面的一个节点，temp为删除节点

	if (addNum < i || i < 0)
		cout << "操作非法！！" << endl;
	else
	{
		while (link->next)
		{
			tp = link->next; //第一个节点
			j++;
			if (i == j)   //找的删除的节点
			{
				link->next = tp->next;
				delete tp;
				break;
			}
			link = link->next;
		}
		travelList(1);
	}

}

//清空链表
void List::clearList()
{
	Node* tp = NULL;
	Node* ph = head->next;

	while (head->next)
	{
		tp = ph;
		ph = ph->next;
		delete tp;
		head->next = ph;
	}

	travelList(1);
	cout << endl;
}

//询问是否清空
void List::ifClear()
{
	string i;

	if (!head->next)
	{
		cout << "链表已清空！！！" << endl;
	}

	else
	{
		cout << "是否清空链表（是/否）：";
		cin >> i;

		if (i == "是")
		{
			clearList();
			cout << "链表清空完成！！！" << endl;
		}
		else
			cout << "链表未清空！！！" << endl;
	}
}

//冒泡排序
void List::bubbleSortList(List& list)
{
	//求list链表长度len
	int len=0;
	//临时指针phead
	Node* phead = list.head->next;
	while (phead)
	{
		len++;
		phead = phead->next;
	}

	//冒泡排序
	for (int i=0;i<len-1; i++)
	{
		//phead指向头结点
		phead = list.head;
		//ph1指向首元结点
		Node* ph1 = phead->next;
		//ph2指向首元结点的后继
		Node* ph2 = ph1->next;
		//进入循环冒出最大的数
		for (int j = 0; j < len - 1 - i; j++)
		{
			//如果前面的值大于后面的值则交换
			if (ph1->data > ph2->data)
			{
				phead->next = ph2;
				ph1->next = ph2->next;
				ph2->next = ph1;

				//结点交换后，ph1与ph2位置颠倒回来
				Node* temp = ph1;
				ph1 = ph2;
				ph2 = temp;
			}

			//如果不需要交换,三指针移动
			phead = phead->next;
			ph1 = ph1->next;
			ph2 = ph2->next;
		}
	}

	//打印结点数据
	phead = list.head->next;
	while (phead)
	{
		cout << phead->data << " ";
		phead = phead->next;
	}
	cout << endl;
}

//下标重载
int List::operator[](int idx)
{
	//临时指针temp，为了防止头指针改变
	Node* temp = head;
	//如果下标小于链表长度进行取值
	if (idx < num)
	{
		for (int i = 0; i < idx; i++)
		{
			temp = temp->next;
		}
	}
	return temp->data;
}

//+ 重载
List operator +(List & List_1, List & List_2)
{
	//由链表1生成链表3
	List List_3;
	//生成临时指针temp_1
	List::Node* temp_1 = List_1.head->next;
	//把链表1的值给链表3
	while (temp_1)
	{
		List_3.insertList(temp_1->data);
		temp_1 = temp_1->next;
	}
	//生成临时指针temp_2
	List::Node* temp_2 = List_2.head->next;
	//把链表2的值给链表3
	while (temp_2)
	{
		List_3.insertList(temp_2->data);
		temp_2 = temp_2->next;
	}

	return List_3;
}

//- 重载
List operator -(List & List_1, List & List_2)
{
	//生成链表4
	List List_4;
	//生成临时指针temp_1,temp_2
	List::Node* temp_1 = List_1.head->next;
	List::Node* temp_2 = List_2.head->next;
	//flag为1链表2有链表1的值，为0则没有
	int flag = 0;
	//比较链表一和链表二，不等就将数据存入List_4
	while (temp_1)
	{
		//临时指针temp_2回溯
		temp_2 = List_2.head->next;
		while (temp_2)
		{
			//判断是否有相同值
			if (temp_1->data == temp_2->data)
			{
				flag = 1;
				break;
			}
			//指针移动
			temp_2 = temp_2->next;
		}
		//没有相同值List_4则插入数据
		if (!flag)
		{

			List_4.insertList(temp_1->data);
		}

		//指针移动,开始下一轮对比
		temp_1 = temp_1->next;
		flag = 0;
	}
	return List_4;
}

//重载<<
ostream& operator<<(ostream & os, List & list)
{
	list.bubbleSortList(list);
	return os;
}
//重载>>
istream &operator>>(istream & is, List & list)
{
	int size, i=0;
	cout << "(输入链表长度):";
	is >> size;
	//当i<size时录入数据
	while (i < size)
	{
		int data;
		is >> data;
		//插入数据
		list.insertList(data);
		i++;
	}
	return is;
}
int main()
{
	//初始化，生成List_1
	List List_1;
	//输入链表长度
	List_1.input();
	//遍历链表，并存入text1文件
	List_1.travelList(1);
	//添加节点并返回总结点数
	int addNum = List_1.addNode();
	//删除节点
	List_1.deleteData(addNum);

	//初始化，生成List_2
	List List_2;
	//输入链表长度
	List_2.input();
	//遍历链表，并存入text2文件
	List_2.travelList(2);

	//重载下标
	cout << "取链表2的第二个元素：";
	cout << List_2[2]<<endl;
	//重载+
	List List_3;
	List_3 = List_1 + List_2;
	cout << "两链表+为：";
	List_3.bubbleSortList(List_3);
	//重载-
	List List_4;
	List_4 = List_1 - List_2;
	cout << "两链表-为：";
	List_4.bubbleSortList(List_4);
	//重载<<
	cout << "cout<<List_4：";
	cout << List_4 << endl;
	//重载>>
	List List_5;
	cout << "cin>>List_5";
	cin >> List_5;
	cout << "链表List_5: " << List_5;

	//询问是否清空链表1
	List_1.ifClear();

	//关闭打开的文件
	mycout1.close();
	mycout2.close();
	return 0;

}

　　

用类创建单链表时，可以将结构体封装为私有成员，在构造函数中初始化链表极为方便；链表的删除操作需要先进行遍历，并且遍历途中不能随意改变头结点的位置，所以在进行链表的操作时，皆需要临时变量防止头指针改变；除此之外，在进行冒泡排序时，需要画图理清逻辑，虽然比较过后，链表的连接方式改变了，但是ph1与ph2位置颠倒，需要互换回来，使下一次比较正常运行；运算符“+”号重载时，如果直接由链表1生成链表3，在进行减操作时，会发现链表1随链表3的改变而改变了，导致在进行“-”操作时出错，后在“+”操作时，对链表3进行逐一赋值，问题得到解决。总的来说，此次试验对友元函数和运算符重载有了新的收获，例如如果将”<<”重载，”<<”会根据你输出的内容来调用相应的函数，从而在使用cout时更为方便。