Java中雙向鏈表詳解及實(shí)例
更新時(shí)間：2017年04月30日 11:25:31 投稿：lqh
這篇文章主要介紹了Java中雙向鏈表詳解及實(shí)例的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下
Java中雙向鏈表詳解及實(shí)例
寫在前面：
雙向鏈表是一種對(duì)稱結(jié)構(gòu)，它克服了單鏈表上指針單向性的缺點(diǎn)，其中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)即可向前引用，也可向后引用，這樣可以更方便的插入、刪除數(shù)據(jù)元素。
由于雙向鏈表需要同時(shí)維護(hù)兩個(gè)方向的指針，因此添加節(jié)點(diǎn)、刪除節(jié)點(diǎn)時(shí)指針維護(hù)成本更大；但雙向鏈表具有兩個(gè)方向的指針，因此可以向兩個(gè)方向搜索節(jié)點(diǎn)，因此雙向鏈表在搜索節(jié)點(diǎn)、刪除指定索引處節(jié)點(diǎn)時(shí)具有較好的性能。
Java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)雙向鏈表：
package com.ietree.basic.datastructure.dublinklist;
/**
* 雙向鏈表
*
* @author Dylan
*/
public class DuLinkList<T> {
// 定義一個(gè)內(nèi)部類Node，Node實(shí)例代表鏈表的節(jié)點(diǎn)
private class Node {
// 保存節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)
private T data;
// 保存上個(gè)節(jié)點(diǎn)的引用
private Node prev;
// 指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的引用
private Node next;
// 無(wú)參構(gòu)造器
public Node() {
}
// 初始化全部屬性的構(gòu)造器
public Node(T data, Node prev, Node next) {
this.data = data;
this.prev = prev;
this.next = next;
}
}
// 保存該鏈表的頭節(jié)點(diǎn)
private Node header;
// 保存該鏈表的尾節(jié)點(diǎn)
private Node tail;
// 保存該鏈表中已包含的節(jié)點(diǎn)數(shù)
private int size;
// 創(chuàng)建空鏈表
public DuLinkList() {
// 空鏈表，header和tail都是null
header = null;
tail = null;
}
// 以指定數(shù)據(jù)元素來(lái)創(chuàng)建鏈表，該鏈表只有一個(gè)元素
public DuLinkList(T element) {
header = new Node(element, null, null);
// 只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)，header、tail都指向該節(jié)點(diǎn)
tail = header;
size++;
}
// 返回鏈表的長(zhǎng)度
public int length() {
return size;
}
// 獲取鏈?zhǔn)骄€性表中索引為index處的元素
public T get(int index) {
return getNodeByIndex(index).data;
}
// 根據(jù)索引index獲取指定位置的節(jié)點(diǎn)
public Node getNodeByIndex(int index) {
if (index < 0 || index > size - 1) {
throw new IndexOutOfBoundsException("線性表索引越界");
}
if (index <= size / 2) {
// 從header節(jié)點(diǎn)開始
Node current = header;
for (int i = 0; i <= size / 2 && current != null; i++, current = current.next) {
if (i == index) {
return current;
}
}
} else {
// 從tail節(jié)點(diǎn)開始搜索
Node current = tail;
for (int i = size - 1; i > size / 2 && current != null; i++, current = current.prev) {
if (i == index) {
return current;
}
}
}
return null;
}
// 查找鏈?zhǔn)骄€性表中指定元素的索引
public int locate(T element) {
// 從頭結(jié)點(diǎn)開始搜索
Node current = header;
for (int i = 0; i < size && current != null; i++, current = current.next) {
if (current.data.equals(element)) {
return i;
}
}
return -1;
}
// 向線性鏈表的指定位置插入一個(gè)元素
public void insert(T element, int index) {
if (index < 0 || index > size) {
throw new IndexOutOfBoundsException("線性表索引越界");
}
// 如果還是空鏈表
if (header == null) {
add(element);
} else {
// 當(dāng)index為0時(shí)，也就是在鏈表頭處插入
if (index == 0) {
addAtHeader(element);
} else {
// 獲取插入點(diǎn)的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)
Node prev = getNodeByIndex(index - 1);
// 獲取插入點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)
Node next = prev.next;
// 讓新節(jié)點(diǎn)的next引用指向next節(jié)點(diǎn)，prev引用指向prev節(jié)點(diǎn)
Node newNode = new Node(element, prev, next);
// 讓prev的next節(jié)點(diǎn)指向新節(jié)點(diǎn)
prev.next = newNode;
// 讓prev的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的prev指向新節(jié)點(diǎn)
next.prev = newNode;
size++;
}
}
}
// 采用尾插法為鏈表添加新節(jié)點(diǎn)
public void add(T element) {
// 如果該鏈表還是空鏈表
if (header == null) {
header = new Node(element, null, null);
// 只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)，header、tail都指向該節(jié)點(diǎn)
tail = header;
} else {
// 創(chuàng)建新節(jié)點(diǎn)，新節(jié)點(diǎn)的pre指向原tail節(jié)點(diǎn)
Node newNode = new Node(element, tail, null);
// 讓尾節(jié)點(diǎn)的next指向新增的節(jié)點(diǎn)
tail.next = newNode;
// 以新節(jié)點(diǎn)作為新的尾節(jié)點(diǎn)
tail = newNode;
}
size++;
}
// 采用頭插法為鏈表添加新節(jié)點(diǎn)
public void addAtHeader(T element) {
// 創(chuàng)建新節(jié)點(diǎn)，讓新節(jié)點(diǎn)的next指向原來(lái)的header
// 并以新節(jié)點(diǎn)作為新的header
header = new Node(element, null, header);
// 如果插入之前是空鏈表
if (tail == null) {
tail = header;
}
size++;
}
// 刪除鏈?zhǔn)骄€性表中指定索引處的元素
public T delete(int index) {
if (index < 0 || index > size - 1) {
throw new IndexOutOfBoundsException("線性表索引越界");
}
Node del = null;
// 如果被刪除的是header節(jié)點(diǎn)
if (index == 0) {
del = header;
header = header.next;
// 釋放新的header節(jié)點(diǎn)的prev引用
header.prev = null;
} else {
// 獲取刪除節(jié)點(diǎn)的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)
Node prev = getNodeByIndex(index - 1);
// 獲取將要被刪除的節(jié)點(diǎn)
del = prev.next;
// 讓被刪除節(jié)點(diǎn)的next指向被刪除節(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)
prev.next = del.next;
// 讓被刪除節(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的prev指向prev節(jié)點(diǎn)
if (del.next != null) {
del.next.prev = prev;
}
// 將被刪除節(jié)點(diǎn)的prev、next引用賦為null
del.prev = null;
del.next = null;
}
size--;
return del.data;
}
// 刪除鏈?zhǔn)骄€性表中最后一個(gè)元素
public T remove() {
return delete(size - 1);
}
// 判斷鏈?zhǔn)骄€性表是否為空表
public boolean empty() {
return size == 0;
}
// 清空線性表
public void clear() {
// 將底層數(shù)組所有元素賦為null
header = null;
tail = null;
size = 0;
}
public String toString() {
// 鏈表為空鏈表
if (empty()) {
return "[]";
} else {
StringBuilder sb = new StringBuilder("[");
for (Node current = header; current != null; current = current.next) {
sb.append(current.data.toString() + ", ");
}
int len = sb.length();
return sb.delete(len - 2, len).append("]").toString();
}
}
// 倒序toString
public String reverseToString() {
if (empty()) {
return "[]";
} else {
StringBuilder sb = new StringBuilder("[");
for (Node current = tail; current != null; current = current.prev) {
sb.append(current.data.toString() + ", ");
}
int len = sb.length();
return sb.delete(len - 2, len).append("]").toString();
}
}
}
測(cè)試類：
package com.ietree.basic.datastructure.dublinklist;
/**
* 測(cè)試類
*
* @author Dylan
*/
public class DuLinkListTest {
public static void main(String[] args) {
DuLinkList<String> list = new DuLinkList<String>();
list.insert("aaaa", 0);
list.add("bbbb");
list.insert("cccc", 0);
// 在索引為1處插入一個(gè)新元素
list.insert("dddd", 1);
// 輸出順序線性表的元素
System.out.println(list);
// 刪除索引為2處的元素
list.delete(2);
System.out.println(list);
System.out.println(list.reverseToString());
// 獲取cccc字符串在順序線性表中的位置
System.out.println("cccc在順序線性表中的位置：" + list.locate("cccc"));
System.out.println("鏈表中索引1處的元素：" + list.get(1));
list.remove();
System.out.println("調(diào)用remove方法后的鏈表：" + list);
list.delete(0);
System.out.println("調(diào)用delete(0)后的鏈表：" + list);
}
}
程序輸出：
[cccc, dddd, aaaa, bbbb] [cccc, dddd, bbbb] [bbbb, dddd, cccc] cccc在順序線性表中的位置：0 鏈表中索引1處的元素：dddd 調(diào)用remove方法后的鏈表：[cccc, dddd] 調(diào)用delete(0)后的鏈表：[dddd]
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