Java中双向链表详解及实例

2024-02-24 16:54:03 41

Java中双向链表详解及实例

写在前面：

双向链表是一种对称结构，它克服了单链表上指针单向性的缺点，其中每一个节点即可向前引用，也可向后引用，这样可以更方便的插入、删除数据元素。

由于双向链表需要同时维护两个方向的指针，因此添加节点、删除节点时指针维护成本更大；但双向链表具有两个方向的指针，因此可以向两个方向搜索节点，因此双向链表在搜索节点、删除指定索引处节点时具有较好的性能。

Java语言实现双向链表：

packagecom.ietree.basic.datastructure.dublinklist;

/**
*双向链表
*
*@authorDylan
*/
publicclassDuLinkList{

//定义一个内部类Node，Node实例代表链表的节点
privateclassNode{

//保存节点的数据
privateTdata;
//保存上个节点的引用
privateNodeprev;
//指向下一个节点的引用
privateNodenext;

//无参构造器
publicNode(){
}

//初始化全部属性的构造器
publicNode(Tdata,Nodeprev,Nodenext){

this.data=data;
this.prev=prev;
this.next=next;

}

}

//保存该链表的头节点
privateNodeheader;
//保存该链表的尾节点
privateNodetail;
//保存该链表中已包含的节点数
privateintsize;

//创建空链表
publicDuLinkList(){

//空链表，header和tail都是null
header=null;
tail=null;

}

//以指定数据元素来创建链表，该链表只有一个元素
publicDuLinkList(Telement){

header=newNode(element,null,null);
//只有一个节点，header、tail都指向该节点
tail=header;
size++;

}

//返回链表的长度
publicintlength(){

returnsize;

}

//获取链式线性表中索引为index处的元素
publicTget(intindex){

returngetNodeByIndex(index).data;

}

//根据索引index获取指定位置的节点
publicNodegetNodeByIndex(intindex){

if(index<0||index>size-1){

thrownewIndexOutOfBoundsException("线性表索引越界");

}
if(index<=size/2){

//从header节点开始
Nodecurrent=header;
for(inti=0;i<=size/2&¤t!=null;i++,current=current.next){
if(i==index){

returncurrent;

}
}

}else{

//从tail节点开始搜索
Nodecurrent=tail;
for(inti=size-1;i>size/2&¤t!=null;i++,current=current.prev){
if(i==index){

returncurrent;

}
}

}

returnnull;
}

//查找链式线性表中指定元素的索引
publicintlocate(Telement){

//从头结点开始搜索
Nodecurrent=header;
for(inti=0;isize){
thrownewIndexOutOfBoundsException("线性表索引越界");
}

//如果还是空链表
if(header==null){

add(element);

}else{

//当index为0时，也就是在链表头处插入
if(index==0){

addAtHeader(element);

}else{

//获取插入点的前一个节点
Nodeprev=getNodeByIndex(index-1);
//获取插入点的节点
Nodenext=prev.next;
//让新节点的next引用指向next节点，prev引用指向prev节点
NodenewNode=newNode(element,prev,next);
//让prev的next节点指向新节点
prev.next=newNode;
//让prev的下一个节点的prev指向新节点
next.prev=newNode;
size++;
}

}

}

//采用尾插法为链表添加新节点
publicvoidadd(Telement){

//如果该链表还是空链表
if(header==null){

header=newNode(element,null,null);
//只有一个节点，header、tail都指向该节点
tail=header;

}else{

//创建新节点，新节点的pre指向原tail节点
NodenewNode=newNode(element,tail,null);
//让尾节点的next指向新增的节点
tail.next=newNode;
//以新节点作为新的尾节点
tail=newNode;

}
size++;
}

//采用头插法为链表添加新节点
publicvoidaddAtHeader(Telement){
//创建新节点，让新节点的next指向原来的header
//并以新节点作为新的header
header=newNode(element,null,header);
//如果插入之前是空链表
if(tail==null){

tail=header;

}
size++;
}

//删除链式线性表中指定索引处的元素
publicTdelete(intindex){

if(index<0||index>size-1){

thrownewIndexOutOfBoundsException("线性表索引越界");

}
Nodedel=null;
//如果被删除的是header节点
if(index==0){

del=header;
header=header.next;
//释放新的header节点的prev引用
header.prev=null;

}else{

//获取删除节点的前一个节点
Nodeprev=getNodeByIndex(index-1);
//获取将要被删除的节点
del=prev.next;
//让被删除节点的next指向被删除节点的下一个节点
prev.next=del.next;
//让被删除节点的下一个节点的prev指向prev节点
if(del.next!=null){

del.next.prev=prev;

}

//将被删除节点的prev、next引用赋为null
del.prev=null;
del.next=null;

}
size--;
returndel.data;
}

//删除链式线性表中最后一个元素
publicTremove(){

returndelete(size-1);

}

//判断链式线性表是否为空表
publicbooleanempty(){

returnsize==0;

}

//清空线性表
publicvoidclear(){

//将底层数组所有元素赋为null
header=null;
tail=null;
size=0;

}

publicStringtoString(){

//链表为空链表
if(empty()){

return"[]";

}else{

StringBuildersb=newStringBuilder("[");
for(Nodecurrent=header;current!=null;current=current.next){

sb.append(current.data.toString()+",");

}
intlen=sb.length();
returnsb.delete(len-2,len).append("]").toString();

}

}

//倒序toString
publicStringreverseToString(){

if(empty()){

return"[]";

}else{

StringBuildersb=newStringBuilder("[");
for(Nodecurrent=tail;current!=null;current=current.prev){

sb.append(current.data.toString()+",");

}
intlen=sb.length();
returnsb.delete(len-2,len).append("]").toString();

}

}

}

测试类：

packagecom.ietree.basic.datastructure.dublinklist;

/**
*测试类
*
*@authorDylan
*/
publicclassDuLinkListTest{

publicstaticvoidmain(String[]args){

DuLinkListlist=newDuLinkList();
list.insert("aaaa",0);
list.add("bbbb");
list.insert("cccc",0);
//在索引为1处插入一个新元素
list.insert("dddd",1);
//输出顺序线性表的元素
System.out.println(list);
//删除索引为2处的元素
list.delete(2);
System.out.println(list);
System.out.println(list.reverseToString());
//获取cccc字符串在顺序线性表中的位置
System.out.println("cccc在顺序线性表中的位置："+list.locate("cccc"));
System.out.println("链表中索引1处的元素："+list.get(1));
list.remove();
System.out.println("调用remove方法后的链表："+list);
list.delete(0);
System.out.println("调用delete(0)后的链表："+list);

}

}

程序输出：

[cccc,dddd,aaaa,bbbb]
[cccc,dddd,bbbb]
[bbbb,dddd,cccc]
cccc在顺序线性表中的位置：0
链表中索引1处的元素：dddd
调用remove方法后的链表：[cccc,dddd]
调用delete(0)后的链表：[dddd]

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Java中双向链表详解及实例

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