【数据结构】链表与LinkedList-CSDN博客
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本文作者大家好我是paper jie感谢你阅读本文欢迎一建三连哦。
本文录入于《JAVA数据结构》专栏本专栏是针对于大学生编程小白精心打造的。笔者用重金(时间和精力)打造将javaSE基础知识一网打尽希望可以帮到读者们哦。
其他专栏《算法详解》《C语言》《javaSE》等
内容分享本期将会分享数据结构中的链表知识
目录
链表
链表的概念与结构
链表是一种物理存储结构上非连续的存储结构数据元素的逻辑顺序是通过链表中的引用链接次序实现的。大家可以把它理解为现实中的绿皮火车
这里要注意
链式在逻辑上是连续的但是在物理上不一定是连续的
现实中的结点一般都是从堆上申请出来的
从堆上申请的空间是按照一定的策略来分配的所以两次申请的空间可能连续也可能不连续
链表中的结构是多样的根据情况来使用一般使用一下结构
单向或双向
带头和不带头
循环和非循环
这些结构中我们需要重点掌握两种
无头单向非循环链表结构简单一般不会单独来存数据实际上更多的是作为其他数据结构的子结构如哈希桶图的邻接表等。
无头双向链表在我们java的集合框架中LinkedList低层实现的就是无头双向循环链表。
单向链表的模拟实现
下面是单向链表需要实现的一些基本功能
// 1、无头单向非循环链表实现
public class SingleLinkedList {
//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){
return false;
}
//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(){
return -1;
}
public void clear() {
}
public void display() {}
}具体实现代码
MyLinkedList
package myLinkedList;
import sun.awt.image.ImageWatched;
import java.util.List;
/**
* Created with IntelliJ IDEA.
* Description:
* User: sun杰
* Date: 2023-09-14
* Time: 10:38
*/
public class MyLinkedList implements IList{
static class LinkNode {
public int value;
public LinkNode next;
public LinkNode(int data) {
this.value = data;
}
}
LinkNode head;
public void createNode() {
LinkNode linkNode1 = new LinkNode(12);
LinkNode linkNode2 = new LinkNode(23);
LinkNode linkNode3 = new LinkNode(34);
LinkNode linkNode4 = new LinkNode(56);
LinkNode linkNode5 = new LinkNode(78);
linkNode1.next = linkNode2;
linkNode2.next = linkNode3;
linkNode3.next = linkNode4;
linkNode4.next = linkNode5;
this.head = linkNode1;
}
@Override
public void addFirst(int data) {
//实例化一个节点
LinkNode firstNode = new LinkNode(data);
if(this.head == null) {
this.head = firstNode;
return;
}
//将原第一个对象的地址给新节点的next也就是将head给新next
firstNode.next = this.head;
//将新的对象的地址给head头
this.head = firstNode;
}
@Override
public void addLast(int data) {
//实例化一个节点
LinkNode lastNode = new LinkNode(data);
//找到最后一个节点
LinkNode cur = this.head;
while(cur.next!= null) {
cur = cur.next;
}
cur.next = lastNode;
//将最后一个节点的next记录插入节点的地址
}
@Override
public void addIndex(int index, int data) throws indexillgality {
if(index < 0 || index > size()) {
throw new indexillgality("index不合法");
}
LinkNode linkNode = new LinkNode(data);
if(this.head == null) {
addFirst(data);
return;
}
if(size() == index ) {
addLast(data);
return;
}
LinkNode cur = this.head;
int count = 0;
while(count != index - 1) {
cur = cur.next;
count++;
}
linkNode.next = cur.next;
cur.next = linkNode;
}
@Override
public boolean contains(int key) {
LinkNode cur = this.head;
while(cur != null) {
if(cur.value == key) {
return true;
}
cur = cur.next;
}
return false;
}
@Override
public void remove(int key) {
if(this.head.value == key) {
this.head = this.head.next;
return ;
}
//找前驱
LinkNode cur = findprev(key);
//判断返回值
if(cur != null) {
//删除
LinkNode del = cur.next;
cur.next = del.next;
//cur.next = cur.next.next;
}
}
//找删除的前驱
private LinkNode findprev(int key) {
LinkNode cur = head;
while(cur.next != null) {
if(cur.next.value == key) {
return cur;
}
cur = cur.next;
}
return null;
}
@Override
public void removeAllKey(int key) {
if(size() == 0) {
return ;
}
if(head.value == key) {
head = head.next;
}
LinkNode cur = head.next;
LinkNode prev = head;
while(cur != null) {
if(cur.value == key) {
prev.next = cur.next;
}
prev = cur;
cur = cur.next;
}
}
@Override
public int size() {
LinkNode cur = head;
int count = 0;
while(cur != null) {
count++;
cur = cur.next;
}
return count;
}
@Override
public void display() {
LinkNode x = head;
while(x != null) {
System.out.print(x.value + " ");
x = x.next;
}
System.out.println();
}
@Override
public void clear() {
LinkNode cur = head;
while(cur != null) {
LinkNode curNext = cur.next;
cur.next = null;
cur = curNext;
}
head = null;
}
}indexillgality
这时一个自定义异常
package myLinkedList;
/**
* Created with IntelliJ IDEA.
* Description:
* User: sun杰
* Date: 2023-09-14
* Time: 12:55
*/
public class indexillgality extends RuntimeException {
public indexillgality(String message) {
super(message);
}
}LinkedList
LinkedList的模拟实现
这相当于无头双向链表的实现下面是它需要的基本功能
// 2、无头双向链表实现
public class MyLinkedList {
//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(){}
public void display(){}
public void clear(){}
}MyLinkedList
package myLinkedList;
import java.util.List;
/**
* Created with IntelliJ IDEA.
* Description:
* User: sun杰
* Date: 2023-09-20
* Time: 18:49
*/
public class MyLinkedList implements IList {
//单个节点
public static class ListNode {
private int val;
private ListNode prev;
private ListNode next;
public ListNode(int val) {
this.val = val;
}
}
ListNode head;
ListNode last;
@Override
public void addFirst(int data) {
ListNode cur = new ListNode(data);
if(head == null) {
cur.next = head;
head = cur;
last = cur;
}else {
cur.next = head;
head.prev = cur;
head = cur;
}
}
@Override
public void addLast(int data) {
ListNode cur = new ListNode(data);
if(head == null) {
head = cur;
last = cur;
} else {
last.next = cur;
cur.prev = last;
last = cur;
}
}
@Override
public void addIndex(int index, int data) throws Indexexception {
ListNode cur = new ListNode(data);
if(index < 0 || index > size()) {
throw new Indexexception("下标越界");
}
//数组为空时
if(head == null) {
head = cur;
last = cur;
return ;
}
//数组只有一个节点的时候
if(head.next == null || index == 0) {
head.prev = cur;
cur.next = head;
head = cur;
return;
}
if(index == size()) {
last.next = cur;
cur.prev = last;
return ;
}
//找到对应下标的节点
ListNode x = head;
while(index != 0) {
x = x.next;
index--;
}
//头插法
cur.next = x;
cur.prev = x.prev;
x.prev.next = cur;
x.prev = cur;
}
@Override
public boolean contains(int key) {
ListNode cur = head;
while(cur != null) {
if(cur.val == key) {
return true;
}
cur = cur.next;
}
return false;
}
@Override
public void remove(int key) {
if(head == null) {
return;
}
ListNode cur = head;
while(cur != null) {
if(cur.val == key) {
if(cur.next == null && cur.prev == null) {
head = null;
last = null;
return;
}else if(cur.next == null){
cur.prev.next = null;
last = cur.prev;
return;
}else if(cur.prev == null) {
head = cur.next;
cur.next.prev = null;
return ;
}else {
ListNode frone = cur.prev;
ListNode curnext = cur.next;
frone.next = curnext;
curnext.prev = frone;
return ;
}
}
cur = cur.next;
}
}
@Override
public void removeAllKey(int key) {
if(head == null) {
return;
}
ListNode cur = head;
while(cur != null) {
if(cur.val == key) {
if(cur.next == null && cur.prev == null) {
head = null;
last = null;
} else if(cur.next == null){
cur.prev.next = null;
last = cur.prev;
}else if(cur.prev == null) {
head = cur.next;
cur.next.prev = null;
}else {
ListNode frone = cur.prev;
ListNode curnext = cur.next;
frone.next = curnext;
curnext.prev = frone;
}
}
cur = cur.next;
}
}
@Override
public int size() {
int count = 0;
ListNode cur = head;
while(cur != null) {
count++;
cur = cur.next;
}
return count;
}
@Override
public void display() {
ListNode cur = head;
while(cur != null) {
System.out.print(cur.val + " ");
cur = cur.next;
}
System.out.println();
}
@Override
public void clear() {
if(head == null) {
return;
}
ListNode cur = head.next;
while(cur != null) {
head = null;
head = cur;
cur = cur.next;
}
head = null;
}
}Indexexception
这也是一个自定义异常
package myLinkedList;
/**
* Created with IntelliJ IDEA.
* Description:
* User: sun杰
* Date: 2023-09-21
* Time: 9:47
*/
public class Indexexception extends RuntimeException{
public Indexexception(String message) {
super(message);
}
}java中的LinkedList
LinkedList的底层是双向链表结构由于链表没有将元素存储在连续的空间中元素存储在单独的节点中然后通过引用将节点连接起来。因为这样在任意位置插入和删除元素时是不需要搬移元素效率比较高。
在集合框架中LinkedList也实现了List接口
注意
LinkedList实现了List接口
LinkedList的底层使用的是双向链表
Linked没有实现RandomAccess接口因此LinkedList不支持随机访问
LinkedList的随机位置插入和删除元素时效率较高复杂度为O(1)
LinkedList比较适合任意位置插入的场景
LinkedList的使用
LinkedList的构造
一般来说有两种方法
无参构造
List<Integer> list = new LinkedList<>();使用其他集合容器中的元素构造List
public LinkedList(Collection<? extends E> c)栗子
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);
}LinkedList的基本方法
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());
}LinkedList的多种遍历
foreach
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new LinkedList<>();
list.add(1);
list.add(3);
list.add(5);
list.add(2);
list.remove(1);
for (int x:list) {
System.out.print(x + " ");
}
}使用迭代器遍历
ListIterator<Integer> it = list.listIterator();
while(it.hasNext()) {
System.out.println(it.next() + " ");
}
}ArrayList与LinkedList的区别
