数据结构--链表实现【JAVA】

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1.链表定义

物理上非连续，非顺序的数据结构，由若干节点组成

2. 分类

单向链表:每一个节点包含：一个存放数据的变量data，一个指向下一个节点的指针next。
双向链表:双向链表比单向链表多了一个指向前置节点的prev指针。

3. 存储结构：

数组是顺序存储，链表则是随机存储。对比图如下

4. 单链表基本操作

4.1 查找节点

查找需要从头节点开始，如果查找第三个节点，需要以此访问前两个节点，例图如下：

4.2 更新节点

首先查找到要更新的节点，直接更新data即可

4.3 插入节点

插入节点分为三种：尾部插入，头部插入，中间插入

4.3.1 尾部插入

尾部插入是最简单的，将最后一个节点的next指向新的插入的节点即可

4.3.2 头部插入

头部插入分为两步，首先将新节点的next指向头节点，然后将新节点变成头节点(Head指向新节点)

4.3.3 中间插入

中间插入也分为两步，将新节点的next指向插入位置的节点，然后嵌入位置的前置节点的next指向新节点。

4.4 删除节点

删除节点也分为三种情况，尾部删除，头部删除，中间删除

4.4.1 尾部删除

尾部删除是最简单的，将倒数第二个节点的next指向null即可

4.4.2 头部删除

将头节点指向下一个元素即可

4.4.3 中间删除

中间删除将删除节点的前置节点的next指向要删除元素的后一个节点即可

5. 代码实现

5.1 首先准备个Node类，即为存储data和next的节点

class Node{
    public int data;
    public Node next;

    public Node(int data) {
        this.data = data;
    }
}

5.2 完整代码如下，看注释即可

public class LinkedListTest {
    private Node head = null;
    private Node last = null;
    private int size=0;
    public Node get(int index) throws Exception {
        //判断溢出
        if (index<0||index>=this.size){
            throw new Exception("超过链表范围");
        }
        Node p = head;
        //查找节点位置
        for (int i=0;i<index;i++){
            p = p.next;
        }
        return p;
    }
    public void insert(int index,int element) throws Exception {
        if (index<0||index>this.size){
            throw new Exception("超过链表节点范围");
        }
        Node node = new Node(element);
        //头部插入
        if (index==0){
            node.next = head;
            head = node;
        }
        //尾部插入
        else if (index==this.size){
            last.next = node;
            last = node;
        }else {
            //中间插入
            Node prevNode = get(index - 1);
            node.next = prevNode.next;
            prevNode.next = node;
        }
        this.size++;
    }
    public Node remove(int index) throws Exception {
        if (index<0||index>=this.size){
            throw new Exception("超过链表节点范围");
        }
        Node removeNode = null;
        //头部删除
        if (index==0){
            removeNode = this.head;
            this.head = removeNode.next;
        }else if (index==this.size-1){
            //尾部删除
            Node prevNode = get(index - 1);
            removeNode = prevNode.next;
            prevNode.next = null;
            last.next = prevNode;
        }else {
            //中间删除
            Node prevNode = get(index - 1);
            removeNode = prevNode.next;
            prevNode.next = prevNode.next.next;

        }
        this.size--;
        return removeNode;
    }
    //打印元素的函数
    public void print(){
        Node p = head;
        while (null!=p){
            System.out.println(p.data);
            p = p.next;
        }
    }

5.3 测试程序如下：

public static void main(String[] args) throws Exception {
        LinkedListTest linkedList = new LinkedListTest();
        linkedList.insert(0,1);
        linkedList.insert(0,2);
        linkedList.insert(0,3);
        linkedList.remove(1);
        linkedList.print();
    }