数据结构 Java 版玩转链表双链表

Posted 2021-09-23 吞吞吐吐大魔王

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了数据结构 Java 版玩转链表双链表相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

文章目录

一、引子

前面已经了解了顺序表和单链表，而在面试当中这些也是经常被提起的

在继续接下来的学习前，我们要搞清以下几个问题：

数组和链表的区别
顺序表和链表的区别
ArrayList 和 LinkedList 的区别

大家发现没上述问题本质上都是同一个问题：顺序表和链表的区别

那么怎么回答呢？我们可以从共性开始介绍

怎么组织数据的？
- 对于顺序表： 底层是一个数组
- 对于链表： 每个数据是由节点组织的（由节点与节点之间的指向组织）
增删查改
- 对于顺序表： 不适合插入和删除，适合查找和修改
- 对于链表： 不适合查找和修改，适合插入和删除
等等

注意：

ArrayList 和 LinkedList 这两个类是 Java 中的集合类，是封装好的顺序表和链表
LinkedList 底层是一个双向链表

既然学了单链表，我们也要对双链表进行学习，这肯定也很重要，不然为啥 Java 的 LinkedList 底层是一个双链表呢！

那什么是双链表呢？

二、双链表

1. 概念

在【数据结构 Java 版】玩转链表（1）单链表+链表面试题这章中我们用一图简单介绍了双向链表的样子

与单链表不同的是

它引入了一个前驱域 prev，解决了单链表只能单向访问的痛点
在头节点 head 的前提下，还可以增加一个尾节点 last，标志尾巴，这样可以方便尾插法

2. 结构

那么怎么实现一个双链表呢？

首先我们依然要定义一下节点

class NodeD{
    public int val;
    public NodeD prev;
    public NodeD next;
    
    public NodeD(int val){
        this.val=val;
    }
}

和单链表差不多，只是增加了个前驱节点

再对双链表进行定义

public class MyRealLinkedList {
    public NodeD head;
    public NodeD last;
}

在单链表的基础上多了个尾节点

接下来我们来实现双向不带头非循环链表的一些操作，是我们对其的理解更加深透

3. 基操的实现

头插法

public void addFirst(int data){
    NodeD node=new NodeD(data);
    if(this.head==null){
        this.head=node;
    }else{
        node.next=this.head;
        this.head.prev=node;
        this.head=node;
    }
}

尾插法

public void addLast(int data){
    NodeD node=new NodeD(data);
    if(this.head==null){
        this.head=node;
        this.last=node;
    }else{
        this.last.next=node;
        node.prev=last;
        this.last=node;
}

任意位置插入，第一个数据节点为0号下标

public void addIndex(int index,int data){
    if(index<0 || index >size()){
        throw new RuntimeException("index 不合法");
    }
    if(index==0){
        addFirst(data);
    }
    if (index == size()) {
        addLast(data);
    }
    NodeD node=new NodeD(data);
    NodeD cur=searchNode(index);
    node.next=cur;
    cur.prev.next=node;
    node.prev=cur.prev;
    cur.prev=node;
}

搜索下标为 index 的数据节点节点

public NodeD searchNode(int index){
    int i=0;
    NodeD cur=this.head;
    while(i!=index){
        cur=cur.next;
        i++;
    }
    return cur;
}

查找关键字 key 是否在单链表中

public boolean contains(int key){
    if(this.head==null){
        return false;
    }
    NodeD cur=this.head;
    while(cur!=null){
        if(cur.val==key){
            return true;
        }
        cur=cur.next;
    }
    return false;
}

删除第一次出现的关键字为 key 的节点

public void remove(int key){
    if(this.head==null){
        return;
    }
    NodeD cur=this.head;
    while(cur!=null) {
        if (cur.val == key) {
            if (cur == this.head) {
                this.head = this.head.next;
                if(this.head!=null) {
                    this.head.prev = null;
                }else{
                    this.last=null;
                }
            }else {
                cur.prev.next = cur.next;
                if (cur == this.last) {
                    last = cur.prev;
                }else {
                    cur.next.prev = cur.prev;
                }
            }
            return;
        } else {
            cur = cur.next;
        }
    }
}

删除所有关键字为 key 的节点

public void removeAllKey(int key){
    if(this.head==null){
        return;
    }
    NodeD cur=this.head;
    while(cur!=null) {
        if (cur.val == key) {
            if (cur == this.head) {
                this.head = this.head.next;
                if (this.head != null) {
                    this.head.prev = null;
                } else {
                    this.last = null;
                }
            } else {
                cur.prev.next = cur.next;
                if (cur == this.last) {
                    last = cur.prev;
                } else {
                    cur.next.prev = cur.prev;
                }
            }
        }
        cur = cur.next;
    }
}

得到双链表的长度

public int size(){
    if(this.head==null){
        return 0;
    }
    NodeD cur=this.head;
    int count=0;
    while(cur!=null){
        count++;
        cur=cur.next;
    }
    return count;
}

清除双链表

public void clear(){
    NodeD cur=this.head;
    while(cur!=null){
        NodeD curNext=cur.next;
        cur.prev=null;
        cur.next=null;
        cur=curNext;
    }
    this.head=null;
    this.last=null;
}

打印双链表

public void display(){
    if(this.head==null){
        return;
    }
    NodeD cur=this.head;
    while(cur!=null){
        System.out.print(cur.val + " ");
        cur=cur.next;
    }
    System.out.println();
}

三、总结

到此为止，链表我们已经基本认识了，而接下来我们就是通过刷题和积累，去沉淀自己！希望大家看完这篇文章，可以真正的玩转链表！

以上是关于数据结构 Java 版玩转链表双链表的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

数据结构 Java 版玩转链表单链表+链表面试题

JAVA 链表操作：单连表和双链表

算法-数组转链表