JAVA 链表操作：单连表和双链表

Posted 2020-08-15 小猩

JAVA下链表的实现

主要讲述几点：

一、链表的简介

二、链表实现原理和必要性

三、单链表示例

四、双链表示例

　

一、链表的简介　

　　链表是一种比较常用的数据结构，链表虽然保存比较复杂，但是在查询时候比较便捷，在多种计算机语言都相应的应用，链表有多种类别，文章针对单链表和双链表进行分析。链表中数据就像被一个链条串联一起，轻易的可以实现数据的访问。

 

二、链表实现原理和必要性

　　这里只分析单链表和双链表。链表的实现过程是有些许复杂的，但是会带来许多好处。比如现在网购时代到来，商家发快递一般会将商品包装在盒子里并写上地址信息，快递公司就可以通过盒子上的信息找到买家，商品完整到达。如果没有盒子的保护，有可能在途中商品受损。而链表就好比那个写了地址信息的盒子，既保护了商品信息，同时又写好了物流信息。链表之中存在一个HEAD节点，类似“火车头”，只要找到相应HEAD节点，就可以对链表进行操作。此次分析中，HEAD节点只是做数据头，不保存有效数据。

　　单链表的实现原理如图：

　　

　　双链表实现原理：

　　

 

三、单链表示例　　

ICommOperate<T> 接口操作类：

package LinkListTest;
import java.util.Map;
public interface ICommOperate<T> {
    
    public boolean insertNode(T node) ;
    public boolean insertPosNode(int pos, T node) ;
    public boolean deleteNode(int pos) ;
    public boolean updateNode(int pos, Map<String, Object> map) ;
    public T getNode(int pos, Map<String, Object> map) ;
    public void printLink() ;
}

 

单链表节点：

package LinkListTest;
// 单连表节点
public class SNode {
    private String data;
    private SNode  nextNode;
    public SNode() {
    }
    public SNode(String data) {
        this.data = data;
        this.nextNode = new SNode();
    }
    
    public String getData() {
        return data;
    }
    public void setData(String data) {
        this.data = data;
    }
    public SNode getNextNode() {
        return nextNode;
    }
    public void setNextNode(SNode nextNode) {
        this.nextNode = nextNode;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "SNode [data=" + data + "]";
    }
}

 

单链接操作类：

package LinkListTest;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class SingleLinkList implements ICommOperate<SNode>{
    private SNode head = new SNode("HEAD") ; // 公共头指针，声明之后不变
    private int size = 0 ;
    public int getSize() {
        return this.size;
    }

    /*
     * 链表插入，每次往末端插入
     * */
    @Override
    public boolean insertNode(SNode node) {
        boolean flag = false ; 
        SNode current = this.head ;
        if( this.size==0 ){  // 空链表
            this.head.setNextNode(node) ;
            node.setNextNode(null) ;
        }else{                // 链表内节点
            while( current.getNextNode()!=null ){
                current = current.getNextNode() ;
            }
            current.setNextNode(node) ;
            node.setNextNode(null) ;
        }
        this.size++ ;
        flag = true ;
        
        return flag;
    }

    /*
     * 插入链表指定位置pos，从1开始,而pos大于size则插入链表末端
     * */
    @Override
    public boolean insertPosNode(int pos, SNode node){
        boolean flag = true; 
        SNode current = this.head.getNextNode() ;
        
        if( this.size==0 ){                   // 空链表
            this.head.setNextNode(node) ;
            node.setNextNode(null) ;
            this.size++ ;
        }else if( this.size<pos ){           // pos位置大于链表长度，插入末端
            insertNode(node) ;
        }else if( pos>0 && pos<=this.size) { // 链表内节点
            // 1、找到要插入pos位置节点和前节点
            int find = 0;
            SNode preNode = this.head; // 前节点
            SNode currentNode = current; // 当前节点
            while( find<pos-1 && currentNode.getNextNode()!=null ){
                preNode = current ;                    // 前节点后移
                currentNode = currentNode.getNextNode() ; // 当前节点后移
                find++ ;
            }
//            System.out.println(preNode);
//            System.out.println(currentNode);
            // 2、插入节点
            preNode.setNextNode(node);
            node.setNextNode(currentNode);
            this.size++ ;
            System.out.println("节点已经插入链表中");
        }else{
            System.out.println("位置信息错误");
            flag = false ;
        }
        
        return flag;
    }
    
    /*
     * 指定链表的节点pos，删除对应节点。方式：找到要删除节点的前后节点，进行删除。从1开始
     * */
    @Override
    public boolean deleteNode(int pos) {
        boolean flag = false; 
        SNode current = this.head.getNextNode() ;
        if( pos<=0 || pos>this.size || current==null ){
            System.out.println("位置信息错误或链表无信息");
        }else{
            // 1、找到要删除节点的前后节点
            int find = 0;
            SNode preNode = this.head; // 前节点
            SNode nextNode = current.getNextNode(); // 后节点
            while( find<pos-1 && nextNode.getNextNode()!=null ){
                preNode = current ;                    // 前节点后移
                nextNode = nextNode.getNextNode() ; // 后节点后移
                find++ ;
            }
//            System.out.println(preNode);
//            System.out.println(nextNode);
            
            // 2、删除节点
            preNode.setNextNode(nextNode);
            System.gc();
            this.size-- ;
            flag = true ;
        }
        
        return flag;
    }

    /*
     * 指定链表的节点pos，修改对应节点。 从1开始
     * */
    @Override
    public boolean updateNode(int pos, Map<String, Object> map) {
        boolean flag = false ;
        SNode node = getNode(pos, map); // 获得相应位置pos的节点
        if( node!=null ){
            String data = (String) map.get("data") ;
            node.setData(data);
            flag = true ;
        }
        return flag;
    }

    /*
     * 找到指定链表的节点pos，从1开始
     * */
    @Override
    public SNode getNode(int pos, Map<String, Object> map) {
        SNode current = this.head.getNextNode() ;
        if( pos<=0 || pos>this.size || current==null ){
            System.out.println("位置信息错误或链表不存在");
            return null;
        }
        int find = 0 ;
        while( find<pos-1 && current!=null  ){
            current = current.getNextNode() ;
            find++ ;
        }
        return current;
    }

    /*
     * 打印链表
     * */
    @Override
    public void printLink() {
        int length = this.size ;
        if( length==0 ){
            System.out.println("链表为空！");
            return ;
        }
        SNode current = this.head.getNextNode() ;
        int find = 0 ; 
        System.out.println("总共有节点数: " + length +" 个");
        while( current!=null ){
            System.out.println("第 " + (++find) + " 个节点 ：" + current);
            current=current.getNextNode() ;
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        SingleLinkList sll = new SingleLinkList() ;
        SNode node1 = new SNode("节点1");
        SNode node2 = new SNode("节点2");
        SNode node3 = new SNode("节点3");
        SNode node4 = new SNode("节点4");
        SNode node5 = new SNode("节点5");
        SNode node6 = new SNode("插入指定位置");
        sll.insertPosNode(sll.getSize()+1, node1) ;
        sll.insertPosNode(sll.getSize()+1, node2) ;
        sll.insertPosNode(sll.getSize()+1, node3) ;
        sll.insertPosNode(sll.getSize()+1, node4) ;
        sll.insertPosNode(sll.getSize()+1, node5) ;
        
//        sll.insertNode(node1);
//        sll.insertNode(node2);
//        sll.insertNode(node3);
//        sll.insertNode(node4);
//        sll.insertNode(node5);
        
        System.out.println("*******************输出链表*******************");
        sll.printLink();
        
        System.out.println("*******************获得指定链表节点*******************");
        int pos = 2 ;
        System.out.println("获取链表第  "+pos+" 个位置数据 ："+sll.getNode(pos, null));
        
        System.out.println("*******************向链表指定位置插入节点*******************");
        int pos1 = 2 ;
        System.out.println("将数据插入第 "+pos1+" 个节点：");
        sll.insertPosNode(pos1, node6) ;
        sll.printLink();
        
        System.out.println("*******************删除链表指定位置节点*******************");
        int pos2 = 2 ;
        System.out.println("删除第 "+pos2+" 个节点：");
        sll.deleteNode(pos2) ;
        sll.printLink();
        
        System.out.println("*******************修改链表指定位置节点*******************");
        int pos3 = 2 ;
        System.out.println("修改第 "+pos3+" 个节点：");
        Map<String, Object> map = new HashMap<>() ;
        map.put("data", "this is a test") ;
        sll.updateNode(pos3, map) ;
        sll.printLink();
    }
}

 

 

四、双链表示例

ICommOperate<T> 接口操作类：

package LinkListTest;
import java.util.Map;
public interface ICommOperate<T> {   
    public boolean insertNode(T node) ;
    public boolean insertPosNode(int pos, T node) ;
    public boolean deleteNode(int pos) ;
    public boolean updateNode(int pos, Map<String, Object> map) ;
    public T getNode(int pos, Map<String, Object> map) ;
    public void printLink() ;
}

 

双链表节点：

package LinkListTest;
// 双连表节点
public class DNode {
    private DNode  priorNode;
    private String data;
    private DNode  nextNode;
    
    public DNode(){ 
    }
    public DNode(String data) {
        this.priorNode = new DNode() ;
        this.data = data ;
        this.nextNode = new DNode() ;
    }

    public DNode getPriorNode() {
        return priorNode;
    }
    public void setPriorNode(DNode priorNode) {
        this.priorNode = priorNode;
    }

    public String getData() {
        return data;
    }
    public void setData(String data) {
        this.data = data;
    }

    public DNode getNextNode() {
        return nextNode;
    }
    public void setNextNode(DNode nextNode) {
        this.nextNode = nextNode;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "DNode [data=" + data + "]";
    }   
}

 

 双链表实现类：

package LinkListTest;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class DoubleLinkList implements ICommOperate<DNode>{
    private DNode head = new DNode("HEAD");
    private int size = 0 ;
    public int getSize() {
        return this.size;
    }
    
    /*
     * 链表插入，每次往末端插入
     * */
    @Override
    public boolean insertNode(DNode node) {
        boolean flag = false; 
        
        DNode current = this.head ;
        if( this.size==0 ){  // 空链表
            this.head.setNextNode(node) ;
            node.setPriorNode(this.head);
            node.setNextNode(null) ;
        }else{                // 链表内节点
            while( current.getNextNode()!=null ){
                current = current.getNextNode() ;
            }
            current.setNextNode(node);
            node.setNextNode(null);
            node.setPriorNode(current);
        }
        this.size++ ;
        flag = true ;
    
        return flag;
    }
    
    /*
     * 插入链表指定位置pos，从1开始,而pos大于size则插入链表末端
     * */
    @Override
    public boolean insertPosNode(int pos, DNode node) {
        boolean flag = true;
        
        DNode current = this.head.getNextNode() ;
        if( this.size==0){                         // 链表为空
            this.head.setNextNode(node) ;
            node.setNextNode(null) ;
            node.setPriorNode(this.head);
            this.size++ ;
        }else if( pos>this.size ){                 // pos位置大于链表长度，插入末端
            insertNode(node) ;
        }else if( pos>0 && pos<=this.size ){    // 链表内节点
            // 1、找到要插入位置pos节点，插入pos节点当前位置
            int find = 0;
            while( find<pos-1 && current.getNextNode()!=null ){
                current = current.getNextNode() ;
                find++ ;
            }
            // 2、插入节点
            if( current.getNextNode()==null ){ // 尾节点
                node.setPriorNode(current);
                node.setNextNode(null);
                current.setNextNode(node);
            } else if( current.getNextNode()!=null ) {  //中间节点
                node.setPriorNode(current.getPriorNode());
                node.setNextNode(current);
                current.getPriorNode().setNextNode(node);
                current.setPriorNode(node);
            } 
            this.size++ ;
        }else{
            System.out.println("位置信息错误");
            flag = false ;
        }
        
        return flag;
    }
    
    /*
     * 指定链表的节点pos，删除对应节点，从1开始
     * */
    @Override
    public boolean deleteNode(int pos) {
        boolean flag = false; 
        DNode current = this.head.getNextNode() ;
        if( pos<=0 || pos>this.size || current==null ){
            System.out.println("位置信息错误或链表不存在");
        }else{
            // 1、找到要删除位置pos节点
            int find = 0;
            while( find<pos-1 && current.getNextNode()!=null ){
                current = current.getNextNode() ;
                find++ ;
            }
            // 2、删除节点
            if( current.getNextNode()==null ){ // 尾节点
                current.getPriorNode().setNextNode(null) ;
            } else if( current.getNextNode()!=null ) {  //中间节点
                current.getPriorNode().setNextNode(current.getNextNode()) ;
                current.getNextNode().setPriorNode(current.getPriorNode()) ;
            } 
            System.gc();
            this.size-- ;
            flag = true ;
        }
        return flag;
    }

    /*
     * 指定链表的节点pos，修改对应节点。 从1开始
     * */
    @Override
    public boolean updateNode(int pos, Map<String, Object> map) {
        boolean flag = false ;
        DNode node = getNode(pos, map);
        if( node!=null ){
            String data = (String) map.get("data") ;
            node.setData(data);
            flag = true ;
        }
        return flag;
    }
    
    /*
     * 找到指定链表的节点pos，从1开始
     * */
    @Override
    public DNode getNode(int pos, Map<String, Object> map) {
        DNode current = this.head.getNextNode() ;
        if( pos<=0 || pos>this.size || current==null ){
            System.out.println("位置信息错误或链表不存在");
            return null;
        }
        int find = 0 ;
        while( find<pos-1 && current!=null  ){
            current = current.getNextNode() ;
            find++ ;
        }
        return current;
    }
    
    /*
     * 打印链表
     * */
    @Override
    public void printLink() {
        int length = this.size ;
        if( length==0 ){
            System.out.println("链表为空！");
            return ;
        }
        DNode current = this.head.getNextNode() ;
        int find = 0 ; 
        System.out.println("总共有节点数: " + length +" 个");
        while( current!=null ){
            System.out.println("第  " + (++find) + " 个节点 ：" + current);
            current=current.getNextNode() ;
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        DoubleLinkList dll = new DoubleLinkList() ;
        DNode node1 = new DNode("节点1");
        DNode node2 = new DNode("节点2");
        DNode node3 = new DNode("节点3");
        DNode node4 = new DNode("节点4");
        DNode node5 = new DNode("节点5");
        DNode node6 = new DNode("插入指定位置");
        dll.insertPosNode(10, node1) ;
        dll.insertPosNode(10, node2) ;
        dll.insertPosNode(10, node3) ;
        dll.insertPosNode(10, node4) ;
        dll.insertPosNode(10, node5) ;
//        dll.insertNode(node1);
//        dll.insertNode(node2);
//        dll.insertNode(node3);
//        dll.insertNode(node4);
//        dll.insertNode(node5);
        
        System.out.println("*******************输出链表*******************");
        dll.printLink();
        
        System.out.println("*******************获得指定链表节点*******************");
        int pos = 2 ;
        System.out.println("获取链表第  "+pos+" 个位置数据 ："+dll.getNode(pos, null));
        
        System.out.println("*******************向链表指定位置插入节点*******************");
        int pos1 = 2 ;
        System.out.println("将数据插入第"+pos1+"个节点：");
        dll.insertPosNode(pos1, node6) ;
        dll.printLink();
        
        System.out.println("*******************删除链表指定位置节点*******************");
        int pos2 = 7 ;
        System.out.println("删除第"+pos2+"个节点：");
        dll.deleteNode(pos2) ;
        dll.printLink();
        
        System.out.println("*******************修改链表指定位置节点*******************");
        int pos3 = 2 ;
        System.out.println("修改第"+pos3+"个节点：");
        Map<String, Object> map = new HashMap<>() ;
        map.put("data", "this is a test") ;
        dll.updateNode(pos3, map) ;
        dll.printLink();
    } 
}