C# 資料結構實作 (一)：雙向鏈結串列 ListNode 與 Clist 完整原始碼

節點類別：ListNode

using System;

namespace List
{
    public class ListNode
    {
        public ListNode(int value) => Value = value;

        public ListNode Previous { get; set; }
        public ListNode Next { get; set; }
        public int Value { get; set; }
    }
}

鏈結串列類別：Clist

維護 Head、Tail、Current 三個指標，支援常見操作：

using System;

namespace List
{
    public class Clist
    {
        private ListNode head, tail, current;
        private int count;

        public Clist()
        {
            head = tail = current = null;
            count = 0;
        }

        public bool IsEmpty => count == 0;
        public bool IsAtHead => current == head;
        public bool IsAtTail => current == tail;
        public int Count => count;
        public int CurrentValue => current?.Value ?? 0;

        // 尾部新增
        public void Append(int value)
        {
            var node = new ListNode(value);
            if (IsEmpty)
            {
                head = tail = node;
            }
            else
            {
                tail.Next = node;
                node.Previous = tail;
                tail = node;
            }
            current = node;
            count++;
        }

        // 刪除目前節點
        public void Delete()
        {
            if (IsEmpty) return;

            if (IsAtHead)
            {
                head = current.Next;
                current = head;
            }
            else if (IsAtTail)
            {
                tail = current.Previous;
                current = tail;
            }
            else
            {
                current.Previous.Next = current.Next;
                current = current.Previous;
            }
            count--;
        }

        // 導航
        public void MoveNext() => current = current?.Next ?? current;
        public void MovePrevious() => current = current?.Previous ?? current;
        public void MoveFirst() => current = head;
        public void MoveLast() => current = tail;

        // 目前位置前插入
        public void Insert(int value)
        {
            var node = new ListNode(value);
            if (IsEmpty) { Append(value); return; }

            if (IsAtHead)
            {
                node.Next = head;
                head.Previous = node;
                head = node;
            }
            else
            {
                node.Next = current;
                node.Previous = current.Previous;
                current.Previous.Next = node;
                current.Previous = node;
            }
            current = node;
            count++;
        }

        // 升序插入
        public void InsertAscending(int value)
        {
            if (IsEmpty) { Append(value); return; }
            MoveFirst();
            if (value < CurrentValue) { Insert(value); return; }

            while (true)
            {
                if (value < CurrentValue) { Insert(value); break; }
                if (IsAtTail) { Append(value); break; }
                MoveNext();
            }
        }

        // 降序插入
        public void InsertDescending(int value)
        {
            if (IsEmpty) { Append(value); return; }
            MoveFirst();
            if (value > CurrentValue) { Insert(value); return; }

            while (true)
            {
                if (value > CurrentValue) { Insert(value); break; }
                if (IsAtTail) { Append(value); break; }
                MoveNext();
            }
        }

        public void Clear()
        {
            MoveFirst();
            while (!IsEmpty) Delete();
        }
    }
}

設計重點

• 雙向連結：Previous/Next 支援雙向遍歷與 O(1) 刪除目前節點。
• 游標模式：Current 指標配合 MoveNext/Previous/First/Last 進行遍歷，Insert/Delete 作用於目前位置。
• 邊界處理：頭/尾/空串列情況分別處理，避免 NullReferenceException。
• 有序插入：InsertAscending/Descending 從頭掃描至適當位置再插入，時間複雜度 O(n)。

現代化建議

1. 實作 IEnumerable<int>、ICollection<int>，支援 foreach、LINQ。
2. 使用 Nullable<int> 或 int? 表示無目前值，而非回傳 0。
3. 考慮 LinkedList<T> (BCL 內建) 或自訂泛型 DoublyLinkedList<T> 取代 int 專用版本。
4. 加入索引器 this[int index] 支援隨機存取 (O(n))。