线性表--03---链表----单向链表双向链表
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了线性表--03---链表----单向链表双向链表相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
链表
定义：
链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构
- 链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，其物理结构不能直观的表示数据元素的逻辑顺序，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。
- 链表由一系列的结点（链表中的每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。
结点 Node----API设计：
结点类实现：
public class Node<T> {
//存储元素
public T item;
//指向下一个结点
public Node next;
public Node(T item, Node next) {
this.item = item;
this.next = next;
}
}
生成链表：
public static void main(String[] args) throws Exception {
//构建结点
Node<Integer> first = new Node<Integer>(11, null);
Node<Integer> second = new Node<Integer>(13, null);
Node<Integer> third = new Node<Integer>(12, null);
Node<Integer> fourth = new Node<Integer>(8, null);
Node<Integer> fifth = new Node<Integer>(9, null);
//生成链表
first.next = second;
second.next = third;
third.next = fourth;
fourth.next = fifth;
}
单向链表
定义：
- 单向链表是链表的一种，它由多个结点组成，每个结点都由一个数据域和一个指针域组成，数据域用来存储数据，指针域用来指向其后继结点。
- 链表的头结点的数据域不存储数据，指针域指向第一个真正存储数据的结点。
单向链表API设计：
代码实现：
import java.util.Iterator;
public class LinkList<T> implements Iterable<T> {
//记录头结点
private Node head;
//记录链表的长度
private int N;
public LinkList() {
//初始化头结点
head = new Node(null, null);
//初始化元素个数
N = 0;
}
//清空链表
public void clear() {
head.next = null;
head.item = null;
N = 0;
}
//获取链表的长度
public int length() {
return N;
}
//判断链表是否为空
public boolean isEmpty() {
return N == 0;
}
//获取指定位置i出的元素
public T get(int i) {
if (i < 0 || i >= N) {
throw new RuntimeException("位置不合法！");
}
//通过循环,从头结点开始往后找，依次找i次，就可以找到对应的元素
Node n = head.next;
for (int index = 0; index < i; index++) {
n = n.next;
}
return n.item;
}
//向链表中添加元素t
public void insert(T t) {
//找到最后一个节点
Node n = head;
while (n.next != null) {
n = n.next;
}
//创建新结点，保存元素t
Node newNode = new Node(t, null);
//让当前最后一个结点指向新结点
n.next = newNode;
//链表长度+1
N++;
}
//向指定位置i处，添加元素t
public void insert(int i, T t) {
if (i < 0 || i >= N) {
throw new RuntimeException("位置不合法！");
}
//寻找位置i之前的结点
Node pre = head;
for (int index = 0; index <= i - 1; index++) {
pre = pre.next;
}
//位置i的结点
Node curr = pre.next;
//构建新的结点，让新结点指向位置i的结点
Node newNode = new Node(t, curr);
//让之前的结点指向新结点
pre.next = newNode;
//长度+1
N++;
}
//删除指定位置i处的元素，并返回被删除的元素
public T remove(int i) {
if (i < 0 || i >= N) {
throw new RuntimeException("位置不合法");
}
//寻找i之前的元素
Node pre = head;
for (int index = 0; index <= i - 1; index++) {
pre = pre.next;
}
//当前i位置的结点
Node curr = pre.next;
//前一个结点指向下一个结点，删除当前结点
pre.next = curr.next;
//长度-1
N--;
return curr.item;
}
//查找元素t在链表中第一次出现的位置
public int indexOf(T t) {
//从头结点开始，依次找到每一个结点，取出item，和t比较，如果相同，就找到了
Node n = head;
for (int i = 0; n.next != null; i++) {
n = n.next;
if (n.item.equals(t)) {
return i;
}
}
return -1;
}
//结点类
private class Node {
//存储数据
T item;
//下一个结点
Node next;
public Node(T item, Node next) {
this.item = item;
this.next = next;
}
}
@Override
public Iterator iterator() {
return new LIterator();
}
private class LIterator implements Iterator<T> {
private Node n;
public LIterator() {
this.n = head;
}
@Override
public boolean hasNext() {
return n.next != null;
}
@Override
public T next() {
n = n.next;
return n.item;
}
}
//用来反转整个链表
public void reverse(){
//判断当前链表是否为空链表，如果是空链表，则结束运行，如果不是，则调用重载的reverse方法完成反转
if (isEmpty()){
return;
}
reverse(head.next);
}
//反转指定的结点curr，并把反转后的结点返回
public Node reverse(Node curr){
if (curr.next==null){
head.next=curr;
return curr;
}
//递归的反转当前结点curr的下一个结点；返回值就是链表反转后，当前结点的上一个结点
Node pre = reverse(curr.next);
//让返回的结点的下一个结点变为当前结点curr；
pre.next=curr;
//把当前结点的下一个结点变为null
curr.next=null;
return curr;
}
}
注意：
链表的头结点的数据域不存储数据，指针域指向第一个真正存储数据的结点。
测试：
查找元素t在链表中第几次出现的位置,是从0位置开始计数
package main.java.Algorithms.linear;
import java.util.Iterator;
public class LinkListTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
LinkList<String> list = new LinkList<>();
list.insert(0,"张三");
list.insert(1,"李四");
list.insert(2,"王五");
list.insert("赵六");
//测试遍历的方法
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
//测试length方法
System.out.println(list.length());
System.out.println("-------------------");
//测试get方法
System.out.println("第0个元素: "+list.get(0));
System.out.println("第2个元素: "+list.get(2));
System.out.println("------------------------");
//测试remove方法
String remove = list.remove(1);
System.out.println(remove);
System.out.println(list.length());
System.out.println("----------------");
for (String s : list) {
System.out.println(s);
}
System.out.println("----------------");
//查找元素t在链表中第一次出现的位置
int i = list.indexOf("张三");
int i2 = list.indexOf("赵六");
System.out.println("张三的位置: "+i);
System.out.println("赵六的位置: "+i2);
}
}
双向链表
定义:
双向链表也叫双向表，是链表的一种，它由多个结点组成，每个结点都由一个数据域和两个指针域组成，数据域用存储数据，其中一个指针域用来指向其后继结点，另一个指针域用来指向前驱结点。
- 链表的头结点的数据域不存储数据，指向前驱结点的指针域值为null，指向后继结点的指针域指向第一个真正存储数据的结点。
结点 Node —API设计:
//结点类
private class Node{
//存储数据
public T item;
//指向上一个结点
public Node pre;
//指向下一个结点
public Node next;
public Node(T item, Node pre, Node next) {
this.item = item;
this.pre = pre;
this.next = next;
}
}
双向链表API设计
代码实现:
import java.util.Iterator;
public class TowWayLinkList<T> implements Iterable<T> {
//首结点
private Node head;
//最后一个结点
private Node last;
//链表的长度
private int N;
//结点类
private class Node{
//存储数据
public T item;
//指向上一个结点
public Node pre;
//指向下一个结点
public Node next;
public Node(T item, Node pre, Node next) {
this.item = item;
this.pre = pre;
this.next = next;
}
}
public TowWayLinkList() {
//初始化头结点和尾结点
this.head = new Node(null,null,null);
this.last=null;
//初始化元素个数
this.N=0;
}
//清空链表
public void clear(){
this.head.next=null;
this.head.pre=null;
this.head.item=null;
this.last=null;
this.N=0;
}
//获取链表长度
public int length(){
return N;
}
//判断链表是否为空
public boolean isEmpty(){
return N==0;
}
//获取第一个元素
public T getFirst(){
if (isEmpty()){
return null;
}
return head.next.item;
}
//获取最后一个元素
public T getLast(){
if (isEmpty()){
return null;
}
return last.item;
}
//插入元素t
public void insert(T t){
if (isEmpty()){
//如果链表为空：
//创建新的结点
Node newNode = new Node(t,head, null);
//让新结点称为尾结点
last=newNode;
//让头结点指向尾结点
head.next=last;
}else {
//如果链表不为空
Node oldLast = last;
//创建新的结点
Node newNode = new Node(t, oldLast, null);
//让当前的尾结点指向新结点
oldLast.next=newNode;
//让新结点称为尾结点
last = newNode;
}
//元素个数+1
N++;
}
//向指定位置i处插入元素t
public void insert(int i,T t){
if (i<0 || i>=N){
throw new RuntimeException("位置不合法");
}
//找到i位置的前一个结点
Node pre = head;
for(int index=0;index<i;index++){
pre=pre.next;
}
//找到i位置的结点
Node curr = pre.next;
//创建新结点
Node newNode = new Node(t, pre, curr单向链表和双向链表的原理及其相关实现