数据结构——链表（图文）
链表
文章目录
- 链表
- 数据结构
- 插入元素
- 为链表设立虚拟的头节点
- 链表的查找
- 链表的修改
- 遍历输出
- 删除操作
- 测试结果
- 源码
之前我们学习了基于数组实现的三种数据结构：动态数组、栈、队列。他们底层依赖于静态数组，通过
resize方法使其变成动态的。但是我们所谓的动态时是从用户的出发角度来看的。接下来我们学习链表。他是真正的动态数据结构，也是最简单的动态数据结构（因为还有二分搜索树、Trie等相对复杂的）。
学习链表，我们主要理解他的指针（在JAVA语言中是 引用），以及其本身的 递归结构。
数据结构
数据存储在“节点（Node）”中，节点中有两个元素，一个是数据，一个是当前节点的下一个节点。
public class Node {
int e;
Node next;
}
优点： 真正的动态，不需要处理固定容量的问题。
**缺点：**丧失了随机访问的能力
private class Node<E>{
public E e;
public Node next;
public Node(E e, Node next){
this.e = e;
this.next = next;
}
public Node (E e) {
this(e,null);
}
public Node(){
this(null,null);
}
@Override
public String toString() {
return e.toString();
}
}
插入元素
分析完链表的数据结构，接下来分析他如何向链表中插入元素，若向链首插入元素666，666本身是一个节点，将其插入链表，只需要将node的next指向head，然后更新head，指向新插入的节点，最后size++。head = new Node(e, head)
当我们需要在元素的中间添加元素时如何操作呢？这里采用一个变量prev表示要指向插入节点（node）的前一个节点。然后将要插入的节点的next指向prev指向的节点。再将prev的next指向node。
这样就完成了中间插入操作。这个操作的关键是：要找的添加节点的前一个节点，即prev。prev.next = new Node(e,prev.next);
但是当我们要在第0个位置插入节点时（也就是头节点），他是没有前一个节点的，这时就要分而治之去调用第一个函数。
//在链表添加新的元素e
public void addFirst(E e){
Node node = new Node(e);
node.next = head;
head = node;
size ++;
//head = new Node(e, head)
}
//在链表的index()添加元素e 头节点为0
public void addIndex(int index,E e){
if (index < 0 || index > size){
throw new IllegalArgumentException("Add failed, Illegal index.");
}
if (index == 0){
addFirst(e);
}else {
Node prev = head;
for (int i = 0; i < index - 1; i ++){
prev = prev.next;
}
Node node = new Node(e);
node.next = prev.next;
prev.next = node;
// prev.next = new Node(e,prev.next);
size ++;
}
}
public void addLast(E e){
addIndex(size, e);
}
为链表设立虚拟的头节点
在上面插入的过程中，我们为在头节点之前插入元素做了特殊的处理，原因是：头节点之前没有节点，也就是说头节点内有元素值，此时我们创建一个头节点，其不存储任何的元素为NULL，他叫dummyHead（虚拟头节点），这样的话，第一个元素就是dummyHead的next所对应的节点的元素，而非dummyHead的节点元素。他只是为了编写代码逻辑方便而出现的，也就是说对用户是屏蔽的。用户不知道其存在。就像我们在处理循环链表时多开辟一个数组空间一样。
此时我们在向第一个元素之前添加节点的时候，就会找到dummyHead.next,而不用重新改写代码。
private Node dummyhead;
public LinkedList(){
dummyhead = new Node(null,null);
size = 0;
}
public void addIndexPlus(int index,E e){
if (index < 0 || index > size){
throw new IllegalArgumentException("Add failed, Illegal index.");
}
Node prev = dummyhead;
for (int i = 0; i < index; i ++){
prev = prev.next;
}
Node node = new Node(e);
node.next = prev.next;
prev.next = node;
// prev.next = new Node(e,prev.next);
size ++;
}
链表的查找
查找节点区别于插入节点的操作，一个是索引的取值范围，一个是第一个需要的节点从哪里开始，具体分析如下图：
public E getIndex(int index){
if (index < 0 || index >= size){
throw new IllegalArgumentException("Add failed, Illegal index.");
}
//索引为0的元素
Node cur = dummyhead.next;
for (int i = 0; i < index; i ++){
cur = cur.next;
}
return (E) cur.e;
}
public E getFirst(){
return getIndex(0);
}
public E getLast(){
return getIndex(size - 1);
}
链表的修改
public void set(int index, E e){
if (index < 0 || index >= size){
throw new IllegalArgumentException("Add failed, Illegal index.");
}
Node cur = dummyhead.next;
for ( int i = 0; i < index; i ++){
cur = cur.next;
}
cur.e = e;
}
遍历输出
对链表的循环可以采用while循环，起始值为虚拟头节点的下一个节点（第一个元素），只要其不为空就一直输出cur直至为空。
@Override
public String toString() {
StringBuilder res = new StringBuilder();
Node cur = dummyhead.next;
// for (Node cur = dummyhead.next; cur != null; cur = cur.next){
// res.append(cur + "->");
// }
while (cur != null){
res.append(cur + "->");
cur = cur.next;
}
res.append("NULL");
return res.toString();
}
删除操作
public E remove(int index ){
if (index < 0 || index >= size){
throw new IllegalArgumentException("Add failed, Illegal index.");
}
Node prev = dummyhead;
for (int i = 0; i < index; i++){
prev = prev.next;
}
Node retNode = prev.next;
prev.next = retNode.next;
retNode = null;
size --;
return (E) retNode.e;
}
测试结果
源码
https://github.com/909913825/LinkedList