数据结构入门到入土——链表（完）LinkedList
目录
一，双向链表
1.单向链表的缺点
2.什么是双向链表？
3.自主实现双向链表
接口实现：
二，LinkedList
1.LinkedList的使用
1.1 什么是LinkedList？
1.2 LinkedList的使用
1.LinkedList的构造
2.LinkedList的其它常用方法介绍
3.LinkedList的遍历
三，ArrayList与LinkedList的区别
一，双向链表
1.单向链表的缺点
再了解单向链表的实现以及使用过后，我们发现单项链表存在存在缺点：
1.如下图，当cur访问下一个节点时无法再访问到上一个节点
2.尾插法的时间复杂度为O(N)
为应对该类问题，于是就有了双向链表
2.什么是双向链表？
定义：双向链表由一系列的节点组成，每个节点包含两个指针，分别指向前一个节点和后一个节点。与单向链表不同，双向链表可以从任意节点开始，向前或向后遍历链表。
如下图所示：
这是一个无头双向链表，从中我们不难看出它与无头单向链表的区别：
1.不仅有头节点通过next进行顺序访问，还有尾节点通过prev进行逆序访问
2.额外有一个prev域访问上一个已访问过的节点
3.自主实现双向链表
接口实现：
接口部分：
public interface IList {
//头插法
public void addFirst(int data);
//尾插法
public void addLast(int data);
//任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
public void addIndex(int index, int data);
//查找是否包含关键字key是否在单链表当中
public boolean contains(int key);
//删除第一次出现关键字为key的节点
public void remove(int key);
//删除所有值为key的节点
public void removeAllKey(int key);
//得到单链表的长度
public int size();
//打印单链表
public void display();
//清空单链表
public void clear();
}接口重写部分：
public class MyList implements IList{
static class ListNode {
public int val;//值
public ListNode prev;//访问上一个域
public ListNode next;//访问下一个域
public ListNode(int val) {
this.val = val;
}
}
public ListNode head;//头节点
public ListNode last;//尾节点
//头插法
@Override
public void addFirst(int data) {
ListNode node = new ListNode(data);
if (this.head == null) {
this.head = node;
this.last = node;
} else {
node.next = this.head;
this.head.prev = node;
this.head = node;
}
}
//尾插法
@Override
public void addLast(int data) {
ListNode node = new ListNode(data);
if (this.head == null) {
this.head = node;
this.last = node;
} else {
this.last.next = node;
node.prev = this.last;
this.last = node;
}
}
//任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
@Override
public void addIndex(int index, int data) {
ListNode node = new ListNode(data);
ListNode cur = this.head;
if (index >= 0 && index <= size()) {
if (index == 0) {
addFirst(data);
return;
}
if (index == size()) {
addLast(data);
return;
}
int count = 1;
while (cur != null) {
ListNode curNext = cur.next;
if (count == index) {
node.next = curNext;
curNext.prev = node;
cur.next = node;
node.prev = cur;
}
count++;
cur = cur.next;
}
} else {
throw new IndexException("添加下标异常！");
}
}
//查找是否包含关键字key是否在单链表当中
@Override
public boolean contains(int key) {
ListNode cur = this.head;
while (cur != null) {
if (cur.val == key) {
return true;
}
cur = cur.next;
}
return false;
}
//删除第一次出现关键字为key的节点
@Override
public void remove(int key) {
ListNode cur = this.head;
while (cur != null) {
ListNode curNext = cur.next;
if (cur.val == key) {
//删头节点
if (cur.prev == null) {
//this.head.val = null;
this.head = head.next;
head.prev = null;
return;
}
//删尾节点
if (cur.next == null) {
//this.last.val == null;
this.last = last.prev;
last.next = null;
return;
}
curNext.prev = cur.prev;
cur.prev.next = curNext;
return;
}
cur = cur.next;
}
}
@Override
public void removeAllKey(int key) {
ListNode cur = this.head;
while (cur != null) {
ListNode curNext = cur.next;
if (cur.val == key) {
//删头节点
if (cur.prev == null) {
//this.head.val = null;
this.head = head.next;
head.prev = null;
} else if (cur.next == null) {
//this.last.val == null;
this.last = last.prev;
last.next = null;
} else {
curNext.prev = cur.prev;
cur.prev.next = curNext;
}
}
cur = cur.next;
}
}
//得到单链表的长度
@Override
public int size() {
ListNode cur = this.head;
int count = 0;
while (cur != null) {
count++;
cur = cur.next;
}
return count;
}
//打印单链表
@Override
public void display() {
ListNode cur = this.head;
if (head == null) {
System.out.println("[" + "]");
} else {
System.out.print("[");
while (cur != null) {
if (cur == last) {
System.out.print(cur.val);
} else {
System.out.print(cur.val + " ");
}
cur = cur.next;
}
System.out.println("]");
}
}
//清空单链表
@Override
public void clear() {
ListNode cur = this.head;
while (cur.next != null) {
ListNode curNext = cur.next;
//cur.val =null;
cur.prev = null;
cur.next = null;
}
this.head = null;
this.last = null;
}
}二，LinkedList
LinkedList是一个双向链表，以上双向链表便是模拟LinkedList
1.LinkedList的使用
1.1 什么是LinkedList？
LinkedList的官方文档
1.2 LinkedList的使用
1.LinkedList的构造
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方法
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解释
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| LikedList() |
无参构造
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| public LinkedList(Collection c) |
使用其他集合容器中元素构造 List
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public static void main(String[] args) {
// 构造一个空的LinkedList
List<Integer> list1 = new LinkedList<>();
List<String> list2 = new java.util.ArrayList<>();
list2.add("JavaSE");
list2.add("JavaWeb");
list2.add("JavaEE");
// 使用ArrayList构造LinkedList
List<String> list3 = new LinkedList<>(list2);
}
2.LinkedList的其它常用方法介绍
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方法
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解释
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boolean add (E e)
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尾插 e
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void add (int index, E element)
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将 e 插入到 index 位置
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boolean addAll (Collection c)
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尾插 c 中的元素
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E remove (int index)
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删除 index 位置元素
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boolean remove (Object o)
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删除遇到的第一个 o
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E get (int index)
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获取下标 index 位置元素
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E set (int index, E element)
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将下标 index 位置元素设置为 element
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void clear ()
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清空
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boolean contains (Object o)
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判断 o 是否在线性表中
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int indexOf (Object o)
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返回第一个 o 所在下标
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int lastIndexOf (Object o)
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返回最后一个 o 的下标
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List |
截取部分 list
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public static void main(String[] args) {
LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
list.add(1); // add(elem): 表示尾插
list.add(2);
list.add(3);
list.add(4);
list.add(5);
list.add(6);
list.add(7);
System.out.println(list.size());
System.out.println(list);
// 在起始位置插入0
list.add(0, 0); // add(index, elem): 在index位置插入元素elem
System.out.println(list);
list.remove(); // remove(): 删除第一个元素，内部调用的是removeFirst()
list.removeFirst(); // removeFirst(): 删除第一个元素
list.removeLast(); // removeLast(): 删除最后元素
list.remove(1); // remove(index): 删除index位置的元素
System.out.println(list);
// contains(elem): 检测elem元素是否存在，如果存在返回true，否则返回false
if(!list.contains(1)){
list.add(0, 1);
}
list.add(1);
System.out.println(list);
System.out.println(list.indexOf(1)); // indexOf(elem): 从前往后找到第一个elem的位置
System.out.println(list.lastIndexOf(1)); // lastIndexOf(elem): 从后往前找第一个1的位置
int elem = list.get(0); // get(index): 获取指定位置元素
list.set(0, 100); // set(index, elem): 将index位置的元素设置为elem
System.out.println(list);
// subList(from, to): 用list中[from, to)之间的元素构造一个新的LinkedList返回
List<Integer> copy = list.subList(0, 3);
System.out.println(list);
System.out.println(copy);
list.clear(); // 将list中元素清空
System.out.println(list.size());
}
3.LinkedList的遍历
public static void main(String[] args) {
LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
list.add(1); // add(elem): 表示尾插
list.add(2);
list.add(3);
list.add(4);
list.add(5);
list.add(6);
list.add(7);
System.out.println(list.size());
// foreach遍历
for (int e:list) {
System.out.print(e + " ");
}
System.out.println();
// 使用迭代器遍历---正向遍历
ListIterator<Integer> it = list.listIterator();
while(it.hasNext()){
System.out.print(it.next()+ " ");
}
System.out.println();
// 使用反向迭代器---反向遍历
ListIterator<Integer> rit = list.listIterator(list.size());
while (rit.hasPrevious()){
System.out.print(rit.previous() +" ");
}
System.out.println();
}
三，ArrayList与LinkedList的区别
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不同点
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ArrayList
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LinkedList
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存储空间上
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物理上一定连续
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逻辑上连续，但物理上不一定连续
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随机访问
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支持 O(1)
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不支持： O(N)
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头插
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需要搬移元素，效率低 O(N)
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只需修改引用的指向，时间复杂度为 O(1)
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插入
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空间不够时需要扩容
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没有容量的概念
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应用场景
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元素高效存储 + 频繁访问
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任意位置插入和删除频繁
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完。