Java数据结构与算法——双向链表

Posted 2022-03-15 张起灵-小哥

1.简介

双向链表也叫双链表，是链表的一种，它的每个数据结点中都有两个指针，分别指向直接后继和直接前驱。所以，从双向链表中的任意一个结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。

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2.代码案例

首先，我们需要有一个实体类，它对应了双向链表中的每个节点的数据信息。

package com.szh.bidirectional;

/**
 *
 */
public class BookNode 

    public int id;
    public String name;
    public double price;
    public BookNode prev; //当前节点的前驱节点
    public BookNode next; //当前节点的后继节点

    public BookNode(int id, String name, double price) 
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.price = price;
    

    @Override
    public String toString() 
        return "BookNode" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + '\\'' +
                ", price=" + price +
                '';
    

接下来，我们写一个具体对双向链表进行CRUD的操作类。

package com.szh.bidirectional;

import com.szh.unidirectional.GoodsNode;

/**
 *
 */
public class DualLinkedList 

    private BookNode head = new BookNode(0, "", 0.0);

    //在双向链表末尾插入节点
    public void addLast(BookNode bookNode) 
        BookNode temp = head; //辅助变量
        while (true) 
            if (temp.next == null)  //此双向链表为空
                break;
            
            temp = temp.next;
        
        //末尾节点的后继指针指向要插入的新节点
        temp.next = bookNode;
        //新节点的前驱指针指向原来的末尾节点
        bookNode.prev = temp;
    

    //在双向链表的中间某个位置插入节点
    public void addOrder(BookNode bookNode) 
        BookNode temp = head; //辅助变量
        boolean flag = false; //标记变量
        while (true) 
            if (temp == null) 
                break;
            
            if (temp.next.id > bookNode.id) 
                break;
             else if (temp.next.id == bookNode.id) 
                flag = true;
                break;
            
            temp = temp.next;
        
        if (flag) 
            System.out.println("已经存在了该商品，不能添加重复元素");
         else 
            bookNode.next = temp.next;
            temp.next.prev = bookNode;
            temp.next = bookNode;
            bookNode.prev = temp;
        
    

    //修改双向链表的某个节点
    public void updateNode(BookNode bookNode) 
        //是否是空链表
        if (head.next == null) 
            System.out.println("空链表....");
            return;
        
        BookNode temp = head.next;
        boolean flag = false;
        while (true) 
            if (temp == null) 
                break;
            
            if (temp.id == bookNode.id) 
                flag = true;
                break;
            
            temp = temp.next;
        
        if (flag) 
            temp.name = bookNode.name;
            temp.price = bookNode.price;
         else 
            System.out.println("未找到要修改的节点....");
        
    

    //删除双向链表的某个节点
    public void deleteNode(int id) 
        //是否是空链表
        if (head.next == null) 
            System.out.println("空链表....");
            return;
        
        BookNode temp = head.next;
        boolean flag = false;
        while (true) 
            if (temp == null) 
                break;
            
            if (temp.id == id) 
                flag = true;
                break;
            
            temp = temp.next;
        
        if (flag) 
            temp.prev.next = temp.next;
            if (temp.next != null) 
                temp.next.prev = temp.prev;
            
         else 
            System.out.println("未找到要删除的节点....");
        
    

    //遍历单向链表，查看每个节点元素
    public void list() 
        //如果链表为空
        if (head.next == null) 
            System.out.println("链表为空....");
            return;
        
        BookNode temp = head.next; //辅助变量
        int index = 0;
        while (true) 
            if (temp == null) 
                break;
            
            System.out.println("第 " + (++index) + " 个节点元素为：" + temp);
            temp = temp.next;
        
    

    //统计单向链表中节点的个数
    public int getNodeNum() 
        //如果链表为空
        if (head.next == null) 
            System.out.println("链表为空....");
            return 0;
        
        BookNode temp = head.next;
        int num = 0;
        while (temp != null) 
            num++;
            temp = temp.next;
        
        return num;
    

最后是我们的主方法类，我们需要对上面写好的代码功能进行测试。

package com.szh.bidirectional;

import com.szh.unidirectional.GoodsNode;

/**
 * 双向链表相关操作
 */
public class LinkedTest2 
    public static void main(String[] args) 
        DualLinkedList dualLinkedList = new DualLinkedList();

        BookNode bookNode1 = new BookNode(1, "斗罗大陆", 111.111);
        BookNode bookNode2 = new BookNode(2, "斗破苍穹", 666.666);
        BookNode bookNode3 = new BookNode(3, "盗墓笔记", 999.999);
        BookNode bookNode4 = new BookNode(4, "鬼吹灯", 888.888);

        System.out.println("双向链表的插入操作：");
        dualLinkedList.addLast(bookNode1);
        dualLinkedList.addLast(bookNode4);
        dualLinkedList.addOrder(bookNode3);
        dualLinkedList.addOrder(bookNode2);
        dualLinkedList.list();
        System.out.println("此双向链表中共有 " + dualLinkedList.getNodeNum() + " 个节点元素。");
        System.out.println();

        System.out.println("双向链表的修改操作：");
        dualLinkedList.updateNode(new BookNode(2, "Java编程思想", 555.555));
        dualLinkedList.list();
        System.out.println("此双向链表中共有 " + dualLinkedList.getNodeNum() + " 个节点元素。");
        System.out.println();

        System.out.println("双向链表的删除操作：");
        dualLinkedList.deleteNode(2);
        dualLinkedList.list();
        System.out.println("此双向链表中共有 " + dualLinkedList.getNodeNum() + " 个节点元素。");
    

代码运行结果如下：👇👇👇

这里我们Debug运行可以更清晰的看出双向链表的前驱指针和后继指针中保存的对象信息。

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3.双向链表的CRUD图解（今天时间有点来不及了，明天补上。。。）

在双向链表的末尾插入新的节点。

在双向链表的中间某个位置插入新的节点。

双向链表的修改操作。（比较简单）我就不画了，大家可以参考我学习单向链表的修改操作图解。

双向链表的删除操作。