Java数据结构-链表与LinkedList

链表

链表的概念

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。

通俗来说，相比较于顺序表（物理上连续，逻辑上也连续），链表物理上不一定连续。

链表是由一个一个节点组织起来的，组织起来的整体就叫做链表。

链表的结构非常多样，

1.单向或双向

2.带头或不带头

3.循环或非循环

以上的链表结构可以组成八种链表。

在Java集合框架中的LinkedList底层实现的是无头双向循环链表。

LinkedList模拟实现

1.创建一个无头双向链表，并标志头结点个尾结点。

static class ListNode {public int val;public ListNode prev;//前驱public ListNode next;//后继public ListNode(int val) {this.val = val;}}public ListNode head;//标志头节点public ListNode last;//标志尾结点

2.计算双向链表的长度：

从head开始遍历节点到尾结点，并定义一个变量count计数。

public int size(){int count = 0;ListNode cur = head;while (cur != null) {count++;cur = cur.next;}return count;}

这里有一个问题，为什么遍历的条件是（cur！=null）？而不是（cur.next！=null）？

我们可以知道，此链表的尾结点next位置存的是null，如果以（cur.next！=null）作为判断条件，

那么当执行完循环中最后一条语句“cur = cur.next;”时，此时由于尾结点的next为空，所以会跳出循环，相当于count少进行了一次计数，那么最终的count值就是错误的。

3.查找是否包含关键字key在链表中

public boolean contains(int key){ListNode cur = head;while (cur != null) {if(cur.val == key) {return true;}cur = cur.next;}return false;}

4.头插法

关键步骤：

        node.next = head;

        head.prev = node;

        head = node;

public void addFirst(int data){ListNode node = new ListNode(data);if(head == null) {//是不是第一次插入节点head = last = node;}else {node.next = head;head.prev = node;head = node;}}

5.尾插法：

关键步骤：

        last.next = node;

        node.prev = last;

        last = last.next;

public void addLast(int data){ListNode node = new ListNode(data);if(head == null) {//是不是第一次插入节点head = last = node;}else {last.next = node;node.prev = last;last = last.next;}}

6.任意位置插入：

关键步骤：

        先记录要插入位置上的节点，记为cur，然后直接修改指向

        node.next = cur;

        cur.prev.next = node;

        node.prev = cur.prev;

        cur.prev = node;

注意：不能修改代码顺序

public void addIndex(int index,int data){try {checkIndex(index);}catch (IndexNotLegalException e) {e.printStackTrace();}//在0位置插入调用头插法if(index == 0) {addFirst(data);return;}//在尾位置插入调用尾插法if(index == size()) {addLast(data);return;}//1. 找到index位置ListNode cur = findIndex(index);ListNode node = new ListNode(data);//2、开始绑定节点node.next = cur;cur.prev.next = node;node.prev = cur.prev;cur.prev = node;}private ListNode findIndex(int index) {ListNode cur = head;while (index != 0) {cur = cur.next;index--;}return cur;}private void checkIndex(int index) {if(index < 0 || index > size()) {throw new IndexNotLegalException("双向链表插入index位置不合法: "+index);}}

7.删除第一次出现关键字为key的节点

关键步骤：

（1）修改前驱指针的next，跳过cur

        cur.prev.next = cur.next;

（2）修改下一个指针的前驱，跳过cur

        cur.next.prev = cur.prev;

public void remove(int key){ListNode cur = head;while (cur != null) {if(cur.val == key) {//开始删除 处理头节点if(cur == head) {head = head.next;if(head != null) {head.prev = null;}else {//head == null 证明只有1个节点last = null;}}else {cur.prev.next = cur.next;if(cur.next == null) {//处理尾巴节点last = last.prev;}else {cur.next.prev = cur.prev;}}return;//删完一个就走}cur = cur.next;}}

8.删除所有值为key的节点

与上一个方法类似，区别是上一个方法删一个之后就退出。

 public void removeAllKey(int key){ListNode cur = head;while (cur != null) {if(cur.val == key) {//开始删除 处理头节点if(cur == head) {head = head.next;if(head != null) {head.prev = null;}else {//head == null 证明只有1个节点last = null;}}else {cur.prev.next = cur.next;if(cur.next == null) {//处理尾巴节点last = last.prev;}else {cur.next.prev = cur.prev;}}}cur = cur.next;}

9.清空链表

public void clear(){ListNode cur = head;while (cur != null) {ListNode curN = cur.next;//cur.val = null;cur.prev = null;cur.next = null;cur = curN;}head = last = null;}

LinkedList

什么是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了，因此在在任意位置插入或者删除元素时，不需要搬移元素，效率比较高。

LinkedList实现了List接口。

LinkedList没有实现RandomAccess接口，因此不支持随机访问。

LinkedList的任意位置插入和删除元素时效率比较高，时间复杂度为O（1）

LinkedList的构造

方法	解释
LinkedList()	无参构造
public LinkedList(Collection<? extends E> c)	使用其他集合容器中元素构造list

public static void main(String[] args){ //构造一个空的LinkedListList<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LinkedListList<String> list3 = new LinkedList<>(list2);
}

LinkedList其他常用方法介绍

方法	解释
boolean add(E e)	尾插 e
void add(int index, E element)	将 e 插入到 index 位置
boolean addAll(Collection<? extends E> c)	尾插 c 中的元素
E remove(int index)	删除 index 位置元素
boolean remove(Object o)	删除遇到的第一个 o
E get(int index)	获取下标 index 位置元素
E set(int index, E element)	将下标 index 位置元素设置为 element
void clear()	清空
boolean contains(Object o)	判断 o 是否在线性表中
int indexOf(Object o)	返回第一个 o 所在下标
int lastIndexOf(Object o)	返回最后一个 o 的下标
List<E> subList(int fromIndex, int toIndex)	截取部分 list