算法_栈与队列的Java链表实现

Posted 2020-07-31 大胡龙的小圈子

　　链表是一个递归的数据结构,它或者为null,或者是指向一个结点的引用,该结点含有一个泛型的元素和指向另一个链表的引用.可以用一个内部类来定义节点的抽象数据类型:

private class Node /*定义节点类*/{
        Item item;
        Node next;
    }

　　根据递归的定义,我们只需一个Node类型的变量就能表示一条链表,只要保证它的值是null或者指向另一个Node对象,且该对象的next域指向了另一条链表即可.链表表示的是一列元素,虽然也可以用数组来表示一列元素,但是在链表中插入元素或者从序列中删除元素都十分方便.另外,每个修改链表的操作都需要添加检查是否要修改变量的代码.

　　对于链表元素的遍历,可以采用下列方式:

for(Node x=first;x!=null;x=x.next) {
        //处理x.item      
}

　　对于实现队列和堆栈,上面这种迭代方式是实现迭代器的最基本的方式.实现队列和堆栈通过内部维护一个链表,达到了操作所需的时间总是和集合的大小无关.下面是实现的代码:

import java.util.Iterator;
//链表实现的堆栈
public class Stack<Item> implements Iterable<Item>{
    private Node first;        //定义栈顶
    private int N;            //定义元素的数量
    private class Node {
        Item item;
        Node next;
    }
    
    public boolean isEmpty() {
        return first==null;
    }
    public int size() {
        return N;
    }
    public void push(Item item) {
        //向栈顶添加元素
        Node oldfirst=first;
        first=new Node();
        first.item=item;
        first.next=oldfirst;
        N++;
    }
    public Item pop() {
        //从栈顶弹出元素
        Item item=first.item;
        first=first.next;
        N--;
        return item;
    }
    @Override
    public Iterator<Item> iterator() {
        return new StackIterator();
    }
    private class StackIterator implements Iterator<Item> {
        
        private Node current=first;
        @Override
        public boolean hasNext() {
            return current!=null;
        }

        @Override
        public Item next() {
            Item item=current.item;
            current=current.next;
            return item;
        }    
    }
}

//链表实现的队列
import java.util.Iterator;
public class Queue<Item> implements Iterable<Item> {
    private Node first;        //定义表头
    private Node last;        //定义表尾
    private int N;            //定义元素的数量
    private class Node /*定义节点类*/{
        Item item;
        Node next;
    }
    public boolean isEmpty() {return first==null;}
    public int size() {return N;}
    public void enquene(Item item) {
        //向表尾添加元素
        Node oldlast=last;
        last=new Node();
        last.item=item;
        last.next=null;
        if(isEmpty()) first=last;    //如果添加前,列表为空,此时表头与表尾指向同一元素
        else oldlast.next=last;    //将之前的尾部元素的下一个元素指向新的尾部元素
        N++;    //增加元素数目
    }
    public Item dequeue() {
        Item item=first.item;    
        first=first.next;
        if(isEmpty()) last=null;    //如果列表成为空,那么将尾部元素设为null
        N--;                        //减少元素数目.
        return item;
    }
    @Override
    public Iterator<Item> iterator() {
        return new QueueIterator();
    }
private class QueueIterator implements Iterator<Item> /*和栈迭代器的实现完全一样*/{
        
        private Node current=first;
        @Override
        public boolean hasNext() {
            return current!=null;
        }

        @Override
        public Item next() {
            Item item=current.item;
            current=current.next;
            return item;
        }    
    }
}