Java数据结构带有虚拟头节点的链表

Posted 2022-12-07 写Bug的渣渣高

虚拟头节点是什么？

虚拟头节点就是，在原本第一个节点之前，增加一个节点。即在链表为空时，仅有一个节点。这样操作的好处时，不需要在添加和删除的时候判断是否待删除或者待添加的索引为0

使用虚拟头节点有什么好处

我们先来对比以下，使用和未使用

对于添加元素方法

未使用添加元素

在理解上图后，要明白一个点，我们想在index插入节点，那么prev必须指向index的前一个节点！！，所以说，我们对于add方法内，要判断index是否为0

但是加上了虚拟头节点呢？？？，加上虚拟头节点后，我们从虚拟头节点的位置开始移动，那么只需要比没有移动时需要移动的次数大1即可，其他操作并没有区别

    public void add(int index,E e)
        if (index < 0 || index > size)
            throw new IllegalArgumentException("Add failed");
        
        if(index==0)
        		Node e = new Node(e);
        		e.next=head;
        		head=e;
        else
		       Node prev = head;
		       for (int i = 0; i < index-1; i++) 
		           prev = prev.next;
		       
		       Node node = new Node(e);
		       node.next = prev.next;
		       prev.next = node;
		        size++;
        
    

在使用虚拟头节点后，就不需要判断了

    public void add(int index,E e)
        if (index < 0 || index > size)
            throw new IllegalArgumentException("Add failed");
        
        Node prev = dummyHead;
        for (int i = 0; i < index; i++) 
            prev = prev.next;
        
        Node node = new Node(e);
        node.next = prev.next;
        prev.next = node;
        size++;
    

删除节点

这里的prev还是需要指向index前一个元素的
下面直接写带有虚拟头节点的删除方法

    public E delete(int index)
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Remove failed");
        
//      初始
        Node prev = dummyHead.next;
        for (int i = 0; i < index-1; i++) 
            prev = prev.next;
        
        Node retNode = prev.next;
        prev.next = retNode.next;
        retNode.next = null;
        size--;
        return retNode.e;
    

使用Java创建带有虚拟头节点的链表

public class Link<E> 
//    增删改查都是On
//    只对表头操作增删查是o1
    private  class Node
        public E e;
        public Node next;

        public Node(E e ,Node next)
            this.e = e;
            this.next = next;
        

        public Node(E e) 
            this(e,null);
        

        public Node()
            this(null,null);
        

        @Override
        public String toString() 
            return super.toString();
        
    

    private Node dummyHead;
    private int size;

    public Link()
        dummyHead = new Node(null,null);
        size = 0;
    
    public int getSize()
        return size;
    

    public boolean isEmpty()
        return size == 0;
    

    public void addFirst(E e)
        add(0,e);

    

    public void add(int index,E e)
        if (index < 0 || index > size)
            throw new IllegalArgumentException("Add failed");
        
        Node prev = dummyHead;
//          直到 index + 1个
        for (int i = 0; i < index; i++) 
            prev = prev.next;
        
        Node node = new Node(e);
        node.next = prev.next;
        prev.next = node;
        size++;
    



    public void addLast(E e)
        add(size,e);
    

    public E get(int index)
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Get failed");
        
        Node cur = dummyHead.next;
        for (int i = 0; i < index; i++) 
            cur = cur.next;
        
        return cur.e;
    

    public E getFirst()
        return get(0);
    

    public E getLast()
        return get(size-1);
    

    public void set(int index,E e)
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Set failed");
        
        Node cur = dummyHead.next;
        for (int i = 0; i < index; i++) 
            cur = cur.next;
        
        cur.e = e;
    

    public boolean contains(E e)
        Node cur = dummyHead.next;
        while(cur != null)
            if (cur.e.equals(e))
                return true;
            
            cur = cur.next;
        
        return false;
    
    
    public E delete(int index)
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Remove failed");
        
//      初始
        Node prev = dummyHead.next;
        for (int i = 0; i < index-1; i++) 
            prev = prev.next;
        
        Node retNode = prev.next;
        prev.next = retNode.next;
        retNode.next = null;
        size--;
        return retNode.e;
    
    
    @Override
    public String toString() 
        StringBuffer res = new StringBuffer();
        Node cur = dummyHead.next;
        while(cur!=null)
            res.append(cur.e+"->");
            cur = cur.next;
        
        res.append("NULL");
        return res.toString();