【数据结构】LinkedList与双向链表
目录
一、认识集合类LinkedList
1、认识
2、构造方法
二、实现双向非循环链表
1、准备
2、方法的实现
1.遍历
2.有效节点个数
3.是否包含key
4.清空链表
5.头插法
6.尾插法
7.指定位置插入
8.删除第一次出现的key
9.删除所有的key
一、认识集合类LinkedList
1、认识
LikedList类是List接口的实现类。他还实现了Deque接口，还是一个队列，也能当成双端队列来使用。虽然LinkedList是一个List集合，但是它的实现方式和ArrayList是完全不同的，ArrayList的底层是一个动态的Object[]数组，而LinkedList的底层是一个双向链表。
LinkedList是基于双向循环链表实现的，他还能当作队列或者栈来使用，他是线程不安全的，适合在单线程下使用
2、构造方法
| 构造方法 | 说明 |
| LinkedList() | 无参构造 |
| LinkedList(Collection c) | 将指定集合转换为LinkedList，底层使用addAll方法 |
二、实现双向非循环链表
1、准备
实现双向链表我们要先明白一个节点都有哪些字段，首先有存放数据的数据域，其次由于是双向的相对于单链表而言，增加了前驱节点
public class MyLinkedList {
static class Node{
public int val; //数据域
public Node prev; //前驱指针
public Node next; //后驱指针
/**
* 构造节点
* @param val
*/
public Node(int val) {
this.val = val;
}
}
public Node head; //作为头节点
public Node last; //作为尾节点
}
2、方法的实现
1.遍历
/**
* 遍历双向链表
*/
public void display(){
Node cur = head; //代替头节点遍历，跟单链表遍历相同
while(cur != null){
System.out.print(cur.val + " ");
}
System.out.println();
cur = last; //代替尾节点遍历，反向遍历
while(cur != null){
System.out.print(cur.val + " ");
cur = cur.prev;
}
System.out.println();
}2.有效节点个数
通过遍历时计算进行计数
/**
* 计算节点个数
* @return
*/
public int size(){
int size = 0; //定义变量计数
Node cur = head; //代替头指针遍历节点
while(cur != null){
size++;
cur = cur.next;
}
return size;
}3.是否包含key
通过遍历时判断是否存在
/**
* 是否存在key
* @param key 关键字
* @return
*/
public boolean contains(int key){
Node cur = head; //代替头节点遍历
while(cur != null){ //开始遍历
if(cur.val == key){ //如果存在返回
return true;
}
cur = cur.next;
}
return false; //遍历完成后没有存在返回false
}4.清空链表
通过遍历释放每个节点的前驱与后驱指向
/**
* 清空链表
*/
public void clear(){
Node cur = head; //代替头节点进行遍历
while(cur != null){
Node next = cur.next; //先记录下一个节点
cur.next = null; //释放前驱指向
cur.prev = null; //释放后驱指向
cur = next; //遍历下一个节点重复操作
}
head = null; //释放头节点与尾节点
last = null;
}5.头插法
在头插时，分两种清空，第一种是当前链表如果为空，此时插入数据是第一个只需让头指针与尾指针同时指向该节点，第二种情况是链表中已经有节点，此时插入时，分为三步：首先让新节点的next域指向头节点，然后让头节点的前驱指向新增节点，最后更新头节点的位置
/**
* 头插法
* @param data
*/
public void addFirst(int data){
Node node = new Node(data); //构造节点
if(head == null){
//如果头节点为空，第一次插入，直接将头与尾指向新节点
head = node;
last = node;
}else{
//不是第一次插入
node.next = head; //此时新节点的next指向头节点
head.prev = node; //然后再将头节点的前驱指向新节点
head = node; //更新头节点的位置
}
}6.尾插法
尾插时也分为两种情况，第一种是当前链表如果为空，此时插入数据是第一个只需让头指针与尾指针同时指向该节点，第二种情况是链表中已经有节点，此时插入时，分为三步：首先让新节点的前驱指向尾节点，然后让尾节点的next指向新增节点，最后更新尾节点的位置
/**
* 尾插法
* @param data
*/
public void addLast(int data){
Node node = new Node(data); //构造节点
if(head == null){
//如果头节点为空，第一次插入，直接将两个指针指向节点
head = node;
last = node;
}else{
//不是第一次插入
last.next = node; //将尾节点的next指向插入节点
node.prev = last; //再将插入节点的前驱节点指向尾节点
last = node; //更新尾节点的位置
}
}7.指定位置插入
单链表里我们指定位置的插入要找到前驱节点，但是在双向链表里有前驱节点这个指针，我们只需要找到要求的下标的节点cur，找到后先将新增节点node.next指向cur，然后此处不能先将cur的前驱更改为node，因为如果更改了cur.prev我们在接前面的节点时就会失去地址，所以先将前面的节点与node连接node.prev = cur.prev（前一个节点的地址） cur.prev.next （前一个节点的next）= node
/**
* 指定位置插入元素
* @param index 指定下标
* @param data 元素值
*/
public void addIndex(int index,int data){
//1.下标合法性判断 处理特殊情况
if(index < 0 || index > size()){
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("非法下标");
}
if(index == 0){
addFirst(data);
return;
}
if(index ==size()){
addLast(data);
return;
}
//2.找到当前节点
Node cur = searchNodeToAdd(index);
//3.开始插入
Node node = new Node(data);
node.next = cur; //新增节点next指向当前节点
node.prev = cur.prev; //新增节点的前驱指向当前节点的前驱
cur.prev.next = node; //当前节点的前驱节点的next指向新增节点
cur.prev = node; //最后更新当前节点的前驱为新增节点
}
/**
* 查找指定下标的节点
* @param index
* @return
*/
private Node searchNodeToAdd(int index) {
Node cur = head;
while(index-- != 0){
cur = cur.next;
}
return cur;
}8.删除第一次出现的key
与单链表删除第一次出现的key类似，此处要处理前驱节点，核心步骤：找到节点cur，然后让cur的前面的节点的next指向cur.next，然后再让cur的后面的节点的前驱指向cur的前驱。要注意处理特殊情况：1.头节点 2.尾节点
/**
* 删除第一次出现的key
* @param key
*/
public void remove(int key){
Node cur = head;
//直接遍历，遍历的时候找
while(cur != null){
if(cur.val == key){
if(cur == head){
//如果是头节点
head = head.next;
if(head != null){
//如果此时更新完头节点不为空就将新头的前驱置空
head.prev = null;
}
}else{
//不是头节点
cur.prev.next = cur.next;
if(cur == last){
//如果是最后一个节点更新last的位置
last = last.prev;
}else{
//不是最后一个节点正常删除
cur.next.prev = cur.prev;
}
}
//删除完成后返回
return;
}
cur = cur.next;
}
}
9.删除所有的key
上述代码删除一个后就返回，也就是只删除第一个，如果我们删除第一个后继续删除满足条件的，我们只需去掉删除完成后的哪个return
/**
* 删除所有的key
* @param key 待删元素
*/
public void removeAll(int key){
Node cur = head;
//直接遍历，遍历的时候找
while(cur != null){
if(cur.val == key){
if(cur == head){
//如果是头节点
head = head.next;
if(head != null){
//如果此时更新完头节点不为空就将新头的前驱置空
head.prev = null;
}
}else{
//不是头节点
cur.prev.next = cur.next;
if(cur == last){
//如果是最后一个节点更新last的位置
last = last.prev;
}else{
//不是最后一个节点正常删除
cur.next.prev = cur.prev;
}
}
//删除完成后不返回，继续执行
}
cur = cur.next;
}
}