文章目录
- 前言
- 一、链表的概念及结构
- 二、单向不带头非循坏链表的实现
- 2.1打印链表
- 2.2求链表的长度
- 2.3头插法
- 2.4尾插法
- 2.5任意位置插入
- 2.6查找是否包含某个元素的节点
- 2.7删除第一次出现这个元素的节点
- 2.8删除包含这个元素的所以节点
- 2.9清空链表
- 单向链表的测试
- 三、双向不带头非循坏链表的实现
- 3.1打印双向链表
- 3.2求双向链表的长度
- 3.3头插法
- 3.4尾插法
- 3.5任意位置插入
- 3.6查找是否包含某个元素的节点
- 3.7删除第一次出现这个元素的节点
- 3.7删除包含这个元素的所有节点
- 3.9清空双向链表
- 双向链表的测试
- LinkedList的遍历方式
- 四、ArrayList和LinkedList的区别
前言
在前面我们已经学习了关于顺序表ArrayList的一些基本操作。通过源码知道，ArrayList底层使用数组来存储元素，由于其底层是一段连续空间，当在ArrayList任意位置插入或者删除元素时，就需要将后序元素整体往前或者往后搬移，时间复杂度为O(n)，效率比较低，因此ArrayList不适合做任意位置插入和删除比较多的场景。因此：java集合中又引入了LinkedList，即链表结构
一、链表的概念及结构
链表是一种物理存储结构上非连续存储结构，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
注意：
1.链式结构在逻辑上是连续的，但是在物理上不一定连续
2.现实中的结点一般都是从堆上申请出来的
3.从堆上申请的空间，是按照一定的策略来分配的，两次申请的空间可能是连续，也可能不连续
链表的结构有8种样式：
单向带头循坏、单向带头非循坏、单向不带头循坏、单向不带头非循坏
双向带头循坏、双向带头非循坏、双向不带头循坏、双向不带头非循坏
这里我们主要学习以下两中结构：
单向不带头非循坏
LinkedList底层使用的就是双向不带头非循坏
二、单向不带头非循坏链表的实现
创建一个类：
public class MySingleList {static class ListNode {public int val;public ListNode next;public ListNode(int val) {this.val = val;}}//链表的头节点public ListNode head;}2.1打印链表
不带参数的打印
public void display() {ListNode cur = head;if(cur != null) {//遍历完所以节点System.out.print(cur.val+" ");cur = cur.next;}System.out.println();}带参数的打印
public void display(ListNode newHead) {ListNode cur = newHead;if(cur != null) {System.out.print(cur.val+" ");cur = cur.next;}System.out.println();}2.2求链表的长度
public int size(){ListNode cur = head;int count = 0;while (cur != null) {count++;cur = cur.next;}return count;}2.3头插法
public void addFirst(int data){ListNode node = new ListNode(data);node.next = head;head = node;}2.4尾插法
public void addLast(int data){ListNode node = new ListNode(data);if(head == null) {head = node;}else {ListNode cur = head;while (cur.next != null) {//走到最后一个节点的位置cur = cur.next;}cur.next = node;}}2.5任意位置插入
在任意位置插入时我们要判断该位置是否合法，不合法的时候要抛一个异常
public void addIndex(int index,int data){if(index < 0 || index > size()) {throw new IndexException("index位置不合法："+index);}ListNode node = new ListNode(data);if(head == null) {head = node;return;}if(index == 0) {addFirst(data);return;}if(index == size()) {addLast(data);return;}//中间插入ListNode cur = serchIndex(index);node.next = cur.next;cur.next = node;}找要添加节点位置的前一个节点
public ListNode serchIndex(int index) {ListNode cur = head;int count = 0;while (count != index-1) {cur = cur.next;count++;}return cur;}2.6查找是否包含某个元素的节点
遍历这个链表找是否与这个元素相同
public boolean contains(int key){ListNode cur = head;while (cur != null) {if(cur.val == key) {return true;}cur = cur.next;}return false;}2.7删除第一次出现这个元素的节点
public void remove(int key){if(head == null) {return;}if(head.val == key) {head = head.next;return;}ListNode cur = findKey(key);if(cur == null) {return;//没有要删除的元素}ListNode del = cur.next;cur.next = del.next;}要删除节点的前一个节点
public ListNode findKey(int key) {ListNode cur = head;while (cur.next != null) {if(cur.next.val == key) {return cur;}else {cur = cur.next;}}return null;}2.8删除包含这个元素的所以节点
public void removeAllKey(int key){if(head == null) {return;}ListNode prev = head;ListNode cur = head.next;while (cur != null){if(cur.val == key) {prev.next = cur.next;cur = cur.next;}else {prev = cur;cur = cur.next;}}//除了头节点外，其余都删完了if(head.val == key) {head = head.next;}}2.9清空链表
清空链表只需要把头节点置为空
public void clear() {head = null;}单向链表的测试
public class Test {public static void main(String[] args) {MySingleList list = new MySingleList();list.addLast(30);//尾插list.addLast(20);list.addLast(30);list.addLast(40);list.addLast(50);list.addFirst(100);//头插list.addIndex(2,15);//任意位置插入list.display();System.out.println("*****");System.out.println(list.contains(20));//查看是否包含某个节点System.out.println("*****");System.out.println(list.size());//求链表长度System.out.println("*****");list.remove(30);//删除第一个出现的节点list.display();list.removeAllKey(30);//删除包含这个元素的所以节点System.out.println("*****");list.display();System.out.println("*****");list.clear();//清空链表list.display();}}
三、双向不带头非循坏链表的实现
创建一个类：
static class ListNode {public int val;public ListNode next;public ListNode prev;public ListNode(int val) {this.val = val;}}public ListNode head;public ListNode last;}3.1打印双向链表
public void display(){ListNode cur = head;while (cur != null) {System.out.print(cur.val+" ");cur = cur.next;}System.out.println();}3.2求双向链表的长度
public int size(){int count = 0;ListNode cur = head;while (cur != null) {count++;cur = cur.next;}return count;}3.3头插法
public void addFist(int data) {ListNode node = new ListNode(data);if(head == null) {//一个节点都没有的情况head = node;last = node;}else {node.next = head;head.prev = node;head = node;}}3.4尾插法
public void addLast(int data) {ListNode node = new ListNode(data);if(head == null) {//一个节点都没有的情况head = node;last = node;}else {last.next = node;node.prev = last;last = node;}}3.5任意位置插入
这里的插入与单向链表一样也需要判断该位置的合法性，不合法时抛一个异常
public void addIndex(int index,int data) {if(index < 0 || index > size()) {throw new IndexException("双向链表中index的位置不合法："+index);}if(index == 0) {addFist(data);}if(index == size()) {addLast(data);}ListNode cur = findIndex(index);ListNode node = new ListNode(data);node.next = cur;cur.prev.next = node;node.prev = cur.prev;cur.prev = node;}要添加节点的位置
public ListNode findIndex(int index) {ListNode cur = head;if(index != 0) {cur = cur.next;index --;}return cur;}3.6查找是否包含某个元素的节点
public boolean contains(int key){ListNode cur = head;while (cur != null) {if(cur.val == key) {return true;}cur = cur.next;}return false;}3.7删除第一次出现这个元素的节点
因为数据结构是一门逻辑性非常严谨的学科，所以这里的删除需要考虑多种因素
public void remove(int key){ListNode cur = head;while (cur != null) {if(cur.val == key) {if(cur == head) {head = head.next;if (head != null) {head.prev = null;}else {//只有一个节点，而且是需要删除的节点last = null;}}else {//删除中间节点if(cur.next != null) {cur.next.prev = cur.prev;cur.prev.next = cur.next;}else {//删除尾巴节点cur.prev.next = cur.next;last = last.prev;}}return;}cur = cur.next;}}3.7删除包含这个元素的所有节点
public void remove(int key){ListNode cur = head;while (cur != null) {if(cur.val == key) {if(cur == head) {head = head.next;if (head != null) {head.prev = null;}else {//只有一个节点，而且是需要删除的节点last = null;}}else {//删除中间节点if(cur.next != null) {cur.next.prev = cur.prev;cur.prev.next = cur.next;}else {//删除尾巴节点cur.prev.next = cur.next;last = last.prev;}}}cur = cur.next;}}3.9清空双向链表
public void clear(){ListNode cur = head;while (cur != null) {ListNode curNext = cur.next;cur.prev = null;cur.next = null;cur = cur.next;}head = null;//头节点置空last = null;//尾巴节点置空}双向链表的测试
public class Test {public static void main(String[] args) {MyLinkedList myLinkedList = new MyLinkedList();myLinkedList.addLast(12);//尾插法myLinkedList.addLast(45);myLinkedList.addLast(34);myLinkedList.addLast(45);myLinkedList.addFist(56);//头插法myLinkedList.addIndex(2,15);//任意位置插入myLinkedList.display();System.out.println(myLinkedList.size());//求双向链表的长度System.out.println("******");System.out.println(myLinkedList.contains(23));//查找是否包含某个元素的节点System.out.println("******");myLinkedList.remove(45);//删除第一次出现这个元素的节点myLinkedList.display();System.out.println("******");myLinkedList.removeAllKey(45);//删除包含这个元素的所以节点myLinkedList.display();System.out.println("******");myLinkedList.clear();//清空链表myLinkedList.display();}}
LinkedList的遍历方式
关于LinkedList的遍历方式有四种：
public class Test {public static void main(String[] args) {LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();list.add(1);list.add(2);list.add(3);list.add(4);System.out.println(list);//for循坏遍历for (int i = 0; i < list.size(); i++) {System.out.print(list.get(i)+" ");}System.out.println();System.out.println("*******");//foreach遍历for (int m : list) {System.out.print(m +" ");}System.out.println();System.out.println("*******");//使用迭代器——正向遍历ListIterator<Integer> it = list.listIterator();while (it.hasNext()) {System.out.print(it.next()+" ");}System.out.println();System.out.println("*******");//使用迭代器——反向遍历ListIterator<Integer> it2 = list.listIterator(list.size());while (it2.hasPrevious()) {System.out.print(it2.previous()+" ");}System.out.println();}}
四、ArrayList和LinkedList的区别
1.ArrayList在物理上是连续的，LinkedList在逻辑上连续，但在物理上不一定连续
2.ArrayList和LinkedList是两种不同的数据结构。ArrayList是基于动态数组的，而LinkedList则是基于链表的
3.当需要随机访问元素（如get和set操作）时，ArrayList效率更高，因为LinkedList需要逐个查找。但当进行数据的增加和删除操作（如add和remove操作）时，LinkedList效率更高，因为ArrayList在进行这些操作时需要移动大量数据
4.ArrayList需要手动设置固定大小的容量，使用方便但自由性低；而LinkedList能够随数据量变化而动态调整，自由性较高但使用较为复杂