Java中双向链表的代码实现
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java中双向链表的代码实现相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
写在前面：
双向链表是一种对称结构，它克服了单链表上指针单向性的缺点，其中每一个节点即可向前引用，也可向后引用，这样可以更方便的插入、删除数据元素。
由于双向链表需要同时维护两个方向的指针，因此添加节点、删除节点时指针维护成本更大；但双向链表具有两个方向的指针，因此可以向两个方向搜索节点，因此双向链表在搜索节点、删除指定索引处节点时具有较好的性能。
Java语言实现双向链表：
1 package com.ietree.basic.datastructure.dublinklist; 2 3 /** 4 * 双向链表 5 * 6 * @author Dylan 7 */ 8 public class DuLinkList<T> { 9 10 // 定义一个内部类Node，Node实例代表链表的节点 11 private class Node { 12 13 // 保存节点的数据 14 private T data; 15 // 保存上个节点的引用 16 private Node prev; 17 // 指向下一个节点的引用 18 private Node next; 19 20 // 无参构造器 21 public Node() { 22 } 23 24 // 初始化全部属性的构造器 25 public Node(T data, Node prev, Node next) { 26 27 this.data = data; 28 this.prev = prev; 29 this.next = next; 30 31 } 32 33 } 34 35 // 保存该链表的头节点 36 private Node header; 37 // 保存该链表的尾节点 38 private Node tail; 39 // 保存该链表中已包含的节点数 40 private int size; 41 42 // 创建空链表 43 public DuLinkList() { 44 45 // 空链表，header和tail都是null 46 header = null; 47 tail = null; 48 49 } 50 51 // 以指定数据元素来创建链表，该链表只有一个元素 52 public DuLinkList(T element) { 53 54 header = new Node(element, null, null); 55 // 只有一个节点，header、tail都指向该节点 56 tail = header; 57 size++; 58 59 } 60 61 // 返回链表的长度 62 public int length() { 63 64 return size; 65 66 } 67 68 // 获取链式线性表中索引为index处的元素 69 public T get(int index) { 70 71 return getNodeByIndex(index).data; 72 73 } 74 75 // 根据索引index获取指定位置的节点 76 public Node getNodeByIndex(int index) { 77 78 if (index < 0 || index > size - 1) { 79 80 throw new IndexOutOfBoundsException("线性表索引越界"); 81 82 } 83 if (index <= size / 2) { 84 85 // 从header节点开始 86 Node current = header; 87 for (int i = 0; i <= size / 2 && current != null; i++, current = current.next) { 88 if (i == index) { 89 90 return current; 91 92 } 93 } 94 95 } else { 96 97 // 从tail节点开始搜索 98 Node current = tail; 99 for (int i = size - 1; i > size / 2 && current != null; i++, current = current.prev) { 100 if (i == index) { 101 102 return current; 103 104 } 105 } 106 107 } 108 109 return null; 110 } 111 112 // 查找链式线性表中指定元素的索引 113 public int locate(T element) { 114 115 // 从头结点开始搜索 116 Node current = header; 117 for (int i = 0; i < size && current != null; i++, current = current.next) { 118 119 if (current.data.equals(element)) { 120 return i; 121 } 122 123 } 124 return -1; 125 126 } 127 128 // 向线性链表的指定位置插入一个元素 129 public void insert(T element, int index) { 130 131 if (index < 0 || index > size) { 132 throw new IndexOutOfBoundsException("线性表索引越界"); 133 } 134 135 // 如果还是空链表 136 if (header == null) { 137 138 add(element); 139 140 } else { 141 142 // 当index为0时，也就是在链表头处插入 143 if (index == 0) { 144 145 addAtHeader(element); 146 147 } else { 148 149 // 获取插入点的前一个节点 150 Node prev = getNodeByIndex(index - 1); 151 // 获取插入点的节点 152 Node next = prev.next; 153 // 让新节点的next引用指向next节点，prev引用指向prev节点 154 Node newNode = new Node(element, prev, next); 155 // 让prev的next节点指向新节点 156 prev.next = newNode; 157 // 让prev的下一个节点的prev指向新节点 158 next.prev = newNode; 159 size++; 160 } 161 162 } 163 164 } 165 166 // 采用尾插法为链表添加新节点 167 public void add(T element) { 168 169 // 如果该链表还是空链表 170 if (header == null) { 171 172 header = new Node(element, null, null); 173 // 只有一个节点，header、tail都指向该节点 174 tail = header; 175 176 } else { 177 178 // 创建新节点，新节点的pre指向原tail节点 179 Node newNode = new Node(element, tail, null); 180 // 让尾节点的next指向新增的节点 181 tail.next = newNode; 182 // 以新节点作为新的尾节点 183 tail = newNode; 184 185 } 186 size++; 187 } 188 189 // 采用头插法为链表添加新节点 190 public void addAtHeader(T element) { 191 // 创建新节点，让新节点的next指向原来的header 192 // 并以新节点作为新的header 193 header = new Node(element, null, header); 194 // 如果插入之前是空链表 195 if (tail == null) { 196 197 tail = header; 198 199 } 200 size++; 201 } 202 203 // 删除链式线性表中指定索引处的元素 204 public T delete(int index) { 205 206 if (index < 0 || index > size - 1) { 207 208 throw new IndexOutOfBoundsException("线性表索引越界"); 209 210 } 211 Node del = null; 212 // 如果被删除的是header节点 213 if (index == 0) { 214 215 del = header; 216 header = header.next; 217 // 释放新的header节点的prev引用 218 header.prev = null; 219 220 } else { 221 222 // 获取删除节点的前一个节点 223 Node prev = getNodeByIndex(index - 1); 224 // 获取将要被删除的节点 225 del = prev.next; 226 // 让被删除节点的next指向被删除节点的下一个节点 227 prev.next = del.next; 228 // 让被删除节点的下一个节点的prev指向prev节点 229 if (del.next != null) { 230 231 del.next.prev = prev; 232 233 } 234 235 // 将被删除节点的prev、next引用赋为null 236 del.prev = null; 237 del.next = null; 238 239 } 240 size--; 241 return del.data; 242 } 243 244 // 删除链式线性表中最后一个元素 245 public T remove() { 246 247 return delete(size - 1); 248 249 } 250 251 // 判断链式线性表是否为空表 252 public boolean empty() { 253 254 return size == 0; 255 256 } 257 258 // 清空线性表 259 public void clear() { 260 261 // 将底层数组所有元素赋为null 262 header = null; 263 tail = null; 264 size = 0; 265 266 } 267 268 public String toString() { 269 270 // 链表为空链表 271 if (empty()) { 272 273 return "[]"; 274 275 } else { 276 277 StringBuilder sb = new StringBuilder("["); 278 for (Node current = header; current != null; current = current.next) { 279 280 sb.append(current.data.toString() + ", "); 281 282 } 283 int len = sb.length(); 284 return sb.delete(len - 2, len).append("]").toString(); 285 286 } 287 288 } 289 290 // 倒序toString 291 public String reverseToString() { 292 293 if (empty()) { 294 295 return "[]"; 296 297 } else { 298 299 StringBuilder sb = new StringBuilder("["); 300 for (Node current = tail; current != null; current = current.prev) { 301 302 sb.append(current.data.toString() + ", "); 303 304 } 305 int len = sb.length(); 306 return sb.delete(len - 2, len).append("]").toString(); 307 308 } 309 310 } 311 312 }
测试类：
1 package com.ietree.basic.datastructure.dublinklist; 2 3 /** 4 * 测试类 5 * 6 * @author Dylan 7 */ 8 public class DuLinkListTest { 9 10 public static void main(String[] args) { 11 12 DuLinkList<String> list = new DuLinkList<String>(); 13 list.insert("aaaa", 0); 14 list.add("bbbb"); 15 list.insert("cccc", 0); 16 // 在索引为1处插入一个新元素 17 list.insert("dddd", 1); 18 // 输出顺序线性表的元素 19 System.out.println(list); 20 // 删除索引为2处的元素 21 list.delete(2); 22 System.out.println(list); 23 System.out.println(list.reverseToString()); 24 // 获取cccc字符串在顺序线性表中的位置 25 System.out.println("cccc在顺序线性表中的位置：" + list.locate("cccc")); 26 System.out.println("链表中索引1处的元素：" + list.get(1)); 27 list.remove(); 28 System.out.println("调用remove方法后的链表：" + list); 29 list.delete(0); 30 System.out.println("调用delete(0)后的链表：" + list); 31 32 } 33 34 }
程序输出：
[cccc, dddd, aaaa, bbbb] [cccc, dddd, bbbb] [bbbb, dddd, cccc] cccc在顺序线性表中的位置：0 链表中索引1处的元素：dddd 调用remove方法后的链表：[cccc, dddd] 调用delete(0)后的链表：[dddd]
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