Single-linked list

using System;

namespace Lists
{
    /// <summary>
    /// Односвязный список.
    /// </summary>
    /// <typeparam name="T">Тип элемента, хранящегося в списке.</typeparam>
    public class SingleLinkedList<T>
    {
        int length;
        Node<T> head;
        Node<T> end;

        /// <summary>
        /// Возвращает начальный элемент списка.
        /// </summary>
        /// <returns>Значение начального элемента списка.</returns>
        public T Head()
        {
            return head.Elem();
        }

        /// <summary>
        /// Возвращает конечный элемент списка.
        /// </summary>
        /// <returns>Значение конечного элемента списка.</returns>
        public T End()
        {
            return end.Elem();
        }

        /// <summary>
        /// Возвращает длину списка.
        /// </summary>
        /// <returns>Длина списка.</returns>
        public int Length()
        {
            return length;
        }

        /// <summary>
        /// Вставляет элемент в начало списка.
        /// </summary>
        /// <param name="elem">Элемент для вставки.</param>
        public void AddToHead(T elem)
        {
            Node<T> node = new Node<T>(elem, null);

            if (head == null)
            {
                end = node;
            }
            else
            {
                node.SetNext(head);
            }

            head = node;
            length++;

            return;
        }

        /// <summary>
        /// Вставляет элемент в конец списка.
        /// </summary>
        /// <param name="elem">Элемент для вставки.</param>
        public void AddToTail(T elem)
        {
            Node<T> node = new Node<T>(elem, null);

            end.SetNext(node);
            end = node;
            length++;
        }

        /// <summary>
        /// Вставляет элемент на указанную позицию.
        /// </summary>
        /// <param name="index">Позиция для вставки.</param>
        /// <param name="elem">Элемент для вставки.</param>
        public void AddByIndex(int index, T elem)
        {
            if (index < 0 || index > length)
            {
                throw new IndexOutOfRangeException();
            }

            if (index == 0)
            {
                AddToHead(elem);
                return;
            }

            if (index == length)
            {
                AddToTail(elem);
                return;
            }

            // Найти ноду по индексу.
            int i = 0;
            Node<T> indNode = null;
            Node<T> beforeIndNode = null;

            for (Node<T> current = head; current != null; current = current.Next())
            {
                if (i == index)
                {
                    indNode = current;
                    break;
                }

                beforeIndNode = current;
                i++;
            }

            Node<T> node = new Node<T>(elem, indNode);
            beforeIndNode.SetNext(node);
            length++;
        }

        /// <summary>
        /// Удаляет элемент в начале списка.
        /// </summary>
        /// <returns>Значение удалённого элемента.</returns>
        public T RemoveHead()
        {
            T elem = head.Elem();

            head = head.Next();
            length--;

            return elem;
        }

        /// <summary>
        /// Удаляет элемент в конце списка.
        /// </summary>
        /// <returns>Значение удалённого элемента.</returns>
        public T RemoveEnd()
        {
            if (length == 1)
            {
                T _elem = head.Elem();

                head = null;
                end = null;

                return _elem;
            }

            // Найти ноду перед конечной.
            Node<T> beforeEnd = null;

            for (Node<T> current = head; current.Next() != null; current = current.Next())
            {
                beforeEnd = current;
            }

            T elem = end.Elem();

            beforeEnd.SetNext(null);
            end = beforeEnd;
            length--;

            return elem;
        }

        /// <summary>
        /// Удаляет элемент в указанной позиции списка.
        /// </summary>
        /// <param name="index">Похиция элемента.</param>
        /// <returns>Значение удалённого элемента.</returns>
        public T RemoveByIndex(int index)
        {
            if (index < 0 || index > length - 1)
            {
                throw new IndexOutOfRangeException();
            }

            if (index == 0)
            {
                return RemoveHead();
            }

            if (index == length - 1)
            {
                return RemoveEnd();
            }

            // Найти ноду по индексу.
            int i = 0;
            Node<T> indNode = null;
            Node<T> beforeIndNode = null;

            for (Node<T> current = head; current.Next() != null; current = current.Next())
            {
                if (i == index)
                {
                    indNode = current;
                    break;
                }

                beforeIndNode = current;
                i++;
            }

            T elem = indNode.Elem();

            beforeIndNode.SetNext(indNode.Next());
            indNode.SetNext(null);
            length--;

            return elem;
        }

        /// <summary>
        /// Возвращает значение элементу, расположенного в указанной позиции.
        /// </summary>
        /// <param name="index">Позиция эелемента.</param>
        /// <returns>Значение элемента.</returns>
        public T GetElemByIndex(int index)
        {
            if (index < 0 || index > length - 1)
            {
                throw new IndexOutOfRangeException();
            }

            // Найти ноду по индексу.
            int i = 0;
            Node<T> indNode = null;

            for (Node<T> current = head; current != null; current = current.Next())
            {
                if (i == index)
                {
                    indNode = current;
                    break;
                }

                i++;
            }

            return indNode.Elem();
        }

        /// <summary>
        /// Возвращает набор элементов списка.
        /// </summary>
        /// <returns>Набор элементов списка.</returns>
        public T[] GetElems()
        {
            T[] arr = new T[length];
            int i = 0;

            for (Node<T> current = head; current != null; current = current.Next())
            {
                arr[i] = current.Elem();
                i++;
            }

            return arr;
        }

        /// <summary>
        /// Применить указанную процедуру к каждому элементу списка.
        /// </summary>
        /// <param name="visitor">Процедура для применения к элементам списка.</param>
        public void Visit(Action<int, T> visitor)
        {
            int i = 0;

            for (Node<T> current = head; current != null; current = current.Next())
            {
                visitor(i, current.Elem());
                i++;
            }
        }
    }

    /// <summary>
    /// Элемент односвязного списка.
    /// </summary>
    /// <typeparam name="T">Тип элемента списка.</typeparam>
    public class Node<T>
    {
        T elem;
        Node<T> next;

        /// <summary>
        /// Конструктор.
        /// </summary>
        /// <param name="elem">Значение элемента.</param>
        /// <param name="next">Указатель на следующий элемент.</param>
        public Node(T elem, Node<T> next)
        {
            this.elem = elem;
            this.next = next;
        }

        /// <summary>
        /// Возвращает значение элемента списка.
        /// </summary>
        /// <returns>Значение элемента списка.</returns>
        public T Elem()
        {
            return elem;
        }

        /// <summary>
        /// Возвращает следующий за данным элемент списка.
        /// </summary>
        /// <returns>Элемент списка.</returns>
        public Node<T> Next()
        {
            return next;
        }

        /// <summary>
        /// Назначает следующий элемент для данного элемента списка.
        /// </summary>
        /// <param name="node">Следующий элемент списка.</param>
        public void SetNext(Node<T> node)
        {
            next = node;
        }
    }
}