数据结构02-链表

Posted 2021-11-26 xiaobai1202

说明：由于该数据结构是由java并且是原生实现，所以与C有一些出入，不过原理是相同的

1.链表的定义

　　　　为了表示线性表元素a与a+1的逻辑关系，存储数据时，除了存储元素本身的信息之外，还存储了直接后继元素的位置信息。这两部分组成的数据元素被称为“结点”，一个结点分为两部分，存放数据元素信息的部分被称为数据域，

　　　　存放直接后继元素位置的部分被称为指针域。

　　　　单链表：结点指针域只存放直接后继元素位置的链表，也叫单向链表。

　　　　双链表：结点指针域同时存放前驱元素和后继元素位置的链表，也叫双向链表。

　　　　循环链表：一般的链表尾结点（最后一个结点）的指针域一般null，但是有的链表将最后一个节点的指针域指向头结点，构成一个环，称作循环链表。

　　　　头结点： 一个链表的头节点，就是指针域指向该链表的第一个结点的结点，一般用来唯一确定一个链表（也有的链表是不带头结点的，那时我们通过链表的第一个结点来确定链表），注意：头结点的数据与是null

2.实现原理

　　　　链表的每一个结点包括两部分，数据域和指针域，数据域用来存储数据，指针域用来存储后继结点的位置。

 1 class Link<T>{
 2     /**
 3     *用来存储数据
 4     */
 5     T data;
 6     /**
 7     *用来存储下一结点位置
 8      */
 9     Link next;
10 }

3.链表的基本操作

　　　　1.初始化 init() 创建一个链表

　　　　2.清空 clear() 清空一个链表

　　　　3.销毁 destroy() 销毁链表

　　　　4.在头部插入一个结点 insertFront()

　　　　5.在尾部插入一个结点 insertBackend()

　　　　6.在任意位置插入一个结点 insertIndex()

　　　　7.删除任意位置元素 delete()

　　　　8.查找元素 find()

　　　　9.获取指定位置节点的值 get()

4.代码实现

　　4.1链表代码实现

  1 package com.xiaobai.linelist;
  2 
  3 /**
  4  * @Author: xiaobai
  5  * @Date: 2019/5/1 9:00
  6  * @email:
  7  * @address:
  8  * @desc 模拟单链表操作
  9  * @Version 1.0
 10  */
 11 @SuppressWarnings("ALL")
 12 public final class Link<T> {
 13     /**
 14      * data 是要存储的数据
 15      */
 16     private T data;
 17     /**
 18      * next是下一结点的引用位置
 19      */
 20     public Link<T> next;
 21 
 22     /**
 23      * 初始化操作 构造方法返回一个空结点
 24      */
 25     public Link(){
 26         this.next = null;
 27         this.data = null;
 28     }
 29 
 30     /**
 31      * 构造一个新的链表结点
 32      * 新结点是没有后继结点的 所以直接null
 33      * @param data 数据
 34      */
 35     public Link(T data){
 36         this.data = data;
 37         this.next = null;
 38     }
 39 
 40     /**
 41      * 清空链表操作
 42      * @param link 要被清空的链表头节点
 43      */
 44     public void clear(){
 45         //让每一个结点的引用都为 null GC 自动回收
 46         Link<T> link = this;
 47         while(link.next!=null){
 48             Link curr = link.next;
 49             link.next = link.next.next;
 50             curr = null;
 51         }
 52         link = null;
 53     }
 54 
 55     /**
 56      * 销毁链表 这里的销毁和清空我认为没有什么区别，所以直接调用
 57      * 如果大家认为有区别的话，可以与我交流
 58      * @param link 被销毁的链表
 59      */
 60     public void destroy(){
 61         this.clear();
 62     }
 63 
 64     /**
 65      * 在链表的头部插入一个结点（默认是带头结点的链表）
 66      * @param head 链表的头节点
 67      * @param data 被插入的数据
 68      * @return 插入结果
 69      */
 70     public boolean insertFront(T data){
 71         //先构建一个新的结点
 72         Link<T> node = new Link<T>(data);
 73         try {
 74             //将结点插入到头部 即 新节点后继指向原来的第一个结点  头节点后继指向新节点
 75             node.next = this.next;
 76             this.next = node;
 77             return true;
 78         }catch (Exception e){
 79             e.printStackTrace();
 80             return false;
 81         }
 82     }
 83 
 84     /**
 85      * 在链表的尾部插入一个结点
 86      * @param head 链表头节点
 87      * @param data 要插入的数据
 88      * @return 插入结果
 89      */
 90     public boolean insertBackend(T data){
 91         //先构建一个新的结点
 92         try {
 93             Link<T> node = new Link<T>(data);
 94             //然后找到链表的尾
 95             Link<T> point = this.next;
 96             while(point.next!=null){
 97                 point = point.next;
 98             }
 99             //插入
100             point.next = node;
101             return true;
102         } catch (Exception e) {
103             e.printStackTrace();
104             return false;
105         }
106     }
107 
108     /**
109      * 在任意位置插入一个结点
110      * @param head 要插入的链表
111      * @param i  插入位置 从0开始
112      * @param data 插入的数据
113      * @return 插入结果
114      */
115     public boolean insertIndex(int i,T data){
116         Link curr = this.next;
117         //空链表 拒绝插入
118         if(null == curr && i > 0){
119             return false;
120         }
121         int count = 0;
122         //找到被插入的位置（要找被插入位置前一个）
123         while(count != i-1 && null != curr){
124             curr = curr.next;
125             count ++;
126         }
127         //如果循环提前结束 说明i值过大
128         if(count != i-1){
129             return false;
130         }
131         //开始插入节点
132         Link<T> node = new Link<T>(data);
133         node.next = curr.next;
134         curr.next = node;
135         return true;
136     }
137 
138     /**
139      * 删除任意位置元素
140      * @param i 被删除的位置  从0 开始
141      * @return 被删除的元素 删除失败返回null
142      */
143     public T delete(int i){
144         T del = null;
145         int count = 0;
146         Link<T> curr = this.next;
147         //找到被删除结点的前一个结点
148         while (curr != null&& count < i-1){
149             curr = curr.next;
150             count++;
151         }
152         //如果不满足条件 删除失败
153         if(count!=i-1){
154             return del;
155         }
156         //如果找到 执行删除操作 （GC 自动释放）
157         del = curr.next.data;
158         curr.next = curr.next.next;
159         return del;
160     }
161 
162     /**
163      * 查找元素是否存在  可能需要重写存储对象的equals方法
164      * @param data 被查找元素
165      * @return 查找结果
166      */
167     public boolean find(T data){
168         Link curr = this.next;
169         while(curr != null){
170             if(curr.data.equals(data)||curr.data ==data){
171                 return true;
172             }
173             curr = curr.next;
174         }
175         return false;
176     }
177 
178     /**
179      * 获取指定位置的元素
180      * @param i 位置
181      * @return 获取到的值 没有返回null
182      */
183     public T get(int i) {
184         T data = null;
185         Link<T> curr = this.next;
186         int count = 0;
187         while(count!=i && curr!=null){
188             curr = curr.next;
189             count ++;
190         }
191         if(count == i && curr!= null){
192             data = curr.data;
193         }
194         return data;
195     }
196 
197     @Override
198     public String toString() {
199         StringBuilder sb = new StringBuilder().append("HashCode = "+this.hashCode()).append(" {head -> ");
200         Link<T> curr = this.next;
201         while (curr!=null){
202             sb.append(curr.data+" -> ");
203             curr = curr.next;
204         }
205         sb.append(" null}");
206         return sb.toString();
207     }
208 }

 

　　4.2  测试代码及结果

 1 /**
 2  * @Author: xiaobai
 3  * @Date: 2019/5/1 9:42
 4  * @email: 
 5  * @address:
 6  * @Version 1.0
 7  */
 8 public class TestLink {
 9     public static void main(String[] args) {
10         System.out.println("初始化链表");
11         Link<Integer> link = new Link<>();
12         System.out.println("当前链表: "+link);
13 
14         System.out.println("在前端插入一个元素 5");
15         link.insertFront(5);
16         System.out.println("当前链表: "+link);
17 
18         for(int i=1;i<=10;i++){
19             link.insertBackend(i);
20         }
21         System.out.println("依次从后端继续插入10个数后： "+link);
22 
23         link.insertIndex(3,100);
24         //索引从0开始
25         System.out.println("在第三个位置上插入100以后的链表 "+link);
26 
27         System.out.println("在第100个位置上插入0 "+link.insertIndex(100,0));
28 
29         System.out.println("删除第三个位置上的元素"+link.delete(3));
30         System.out.println(link);
31 
32         System.out.println("查找元素10的结果"+link.find(10));
33         System.out.println("查找元素100的结果"+link.find(100));
34 
35         System.out.println("获取第3个结点的值 "+link.get(3));
36         System.out.println("获取第999个结点的值 "+link.get(999));
37 
38         link.clear();
39         System.out.println("执行清空操作后的链表： "+link);
40 
41         link.destroy();
42 
43     }
44 }

　　　　　　运行结果图：