Java LinkedList的模拟实现

Posted 2020-09-25 再见孙悟空

　　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。查询即从第一个节点，不断指向下一节点以便获得自己目标节点。删除、插入同理，最后修改目标节点的前后关系即可，以下是模拟实现的过程：

package test;

public class MyLinkedList<E> {
    
    //先初始化节点类
    private static class Node<E>{
        E element;//节点数据
        
        Node<E> pre;//上一个节点
        
        Node<E> next;//下一个节点信息
        
        public Node(E element,Node<E> next,Node<E> pre){
            this.element = element;
            this.pre = pre;
            this.next = next;
        }
    }
    
    private int size;//链表的大小
    
    private Node<E> first;//第一个节点
    
    private Node<E> last;//最后一个节点
    
    /**
     * 默认往链表尾部添加
     * @param e
     */
    public void add(E e){
        addAtLast(e);
    }
    
    /**
     * 往指定位置添加元素
     * @param e
     * @param index
     */
    public void add(E e,int index){
        //先检查是否越界
        checkRangeForAdd(index);
        if(index == size){//在尾部添加时
            addAtLast(e);
        }else{
            Node<E> curNode = node(index);
            addBeforeNode(e, curNode);
        }
    }
    
    /**
     * 根据index获取元素
     * @param index
     * @return
     */
    public E get(int index){
        //先检查是否越界
        checkRange(index);
        return node(index).element;
    }
    
    /**
     * 查找元素的下标
     * @param element
     * @return
     */
    public int indexOf(Object element){
        Node<E> cursor = first;
        int count = 0;
        while (null != cursor) {
            if(null != element){
                if(element.equals(cursor.element)){
                    return count;
                }
            }else{
                if(null == element){//考虑到被查找的元素的为空的情况
                    return count;
                }
            }
            
            cursor = cursor.next;
            count++;
        }
        
        return -1;
        
    }
    
    /**
     * 根据下标删除元素是，处理链表的双向关系
     * @param index
     * @return
     */
    private E deleteLink(int index){
        Node<E> node = node(index);
        E element = node.element;
        Node<E> preNode = node.pre;
        Node<E> nextNode = node.next;
        
        if(null == preNode){//删除的节点为第一个节点时
            first = nextNode;
        }else{
            preNode.next = nextNode;
            node.next = null;
        }
        

        if (nextNode == null) {//删除的为最后一个节点时
            last = preNode;
        }else{
            nextNode.pre = preNode;
            node.pre = null;
        }
        size--;
        node.element = null;
        return element;
        
    }
    
    /**
     * 根据index删除元素
     * @param index
     * @return
     */
    public E remove(int index){
        //检查数组下标是否越界
        checkRange(index);
        return deleteLink(index);
    }
    
    /**
     * 根据对象删除
     * @param o
     * @return
     */
    public boolean remove(Object o) {
        int index = indexOf(o);
        if (index < 0){
            return false;
        }
        deleteLink(index);
        return true;
    }
    
    /**
     * 检查是否越界
     * @param index
     */
    private void checkRange(int index) {
        if (index >= size || index < 0) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("指定index超过界限");
        }
    }
    
    /**
     * 检查是否越界
     * @param index
     */
    private void checkRangeForAdd(int index) {
        if (index > size || index < 0) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("指定index超过界限");
        }
    }
    /**
     * 在链表的末尾添加新元素
     * @param e
     */
    private void addAtLast(E e){
        
        Node<E> oldLast = last;
        
        //构造一个新节点
        Node<E> node = new Node<E>(e, null, last);
        last = node;
        if(null == oldLast){//新增元素是第一个元素时
            first = node;
        }else{//新增元素不是第一个元素时
            oldLast.next = node;
        }
        size ++;
    }
    
    /**
     * 在指定的元素前面添加一个新元素,维持双向的地址
     * @param e
     * @param curNode
     */
    private void addBeforeNode(E e,Node<E> curNode){
        Node<E> preNode = curNode.pre;
        Node<E> newNode = new Node<E>(e, curNode, preNode);
        
        if(null == preNode){//插入到第一个节点前时
            first = newNode;
        }else{//非第一个节点前时,需维护前一个节点的next指向
            preNode.next = newNode;
        }
        
        curNode.pre = newNode;
        size++;
    } 
    
    /**
     * 根据index查找元素，只能从头开始找或者从尾部开始找
     * @param index
     * @return
     */
    private Node<E> node(int index){
        Node<E> node;
        //采用二分查找的方式，将index与size/2的值进行比较，确定是从头开始找，还是从尾部开始找
        if (index < (size >> 1)) {//从头开始找
            node = first;
            for(int i =0 ; i < index; i++){
                node = node.next;
            }
        }else{//从尾开始找
            node = last;
            for(int i = size -1; i > index; i--){
                node = node.pre;
            }
            
        }
        
        return node;
    }
    
    /**
     * 链表的长度
     * @return
     */
    public int size(){
        return this.size;
    }
    

}