JAVA 链表操作：单链表和双链表
主要讲述几点：
一、链表的简介
二、链表实现原理和必要性
三、单链表示例
四、双链表示例
一、链表的简介
链表是一种比较常用的数据结构，链表虽然保存比较复杂，但是在查询时候比较便捷，在多种计算机语言都相应的应用，链表有多种类别，文章针对单链表和双链表进行分析。链表中数据就像被一个链条串联一起，轻易的可以实现数据的访问。
二、链表实现原理和必要性
这里只分析单链表和双链表。链表的实现过程是有些许复杂的，但是会带来许多好处。比如现在网购时代到来，商家发快递一般会将商品包装在盒子里并写上地址信息，快递公司就可以通过盒子上的信息找到买家，商品完整到达。如果没有盒子的保护，有可能在途中商品受损。而链表就好比那个写了地址信息的盒子，既保护了商品信息，同时又写好了物流信息。链表之中存在一个HEAD节点，类似“火车头”，只要找到相应HEAD节点，就可以对链表进行操作。此次分析中，HEAD节点只是做数据头，不保存有效数据。
单链表的实现原理如图：
双链表实现原理：
三、单链表示例
ICommOperate<T> 接口操作类：
package LinkListTest;
import java.util.Map;
public interface ICommOperate<T> { public boolean insertNode(T node) ;
public boolean insertPosNode(int pos, T node) ;
public boolean deleteNode(int pos) ;
public boolean updateNode(int pos, Map<String, Object> map) ;
public T getNode(int pos, Map<String, Object> map) ;
public void printLink() ;
}
单链表节点：
package LinkListTest;
// 单连表节点
public class SNode {
private String data;
private SNode nextNode;
public SNode() {
}
public SNode(String data) {
this.data = data;
this.nextNode = new SNode();
} public String getData() {
return data;
}
public void setData(String data) {
this.data = data;
}
public SNode getNextNode() {
return nextNode;
}
public void setNextNode(SNode nextNode) {
this.nextNode = nextNode;
}
@Override
public String toString() {
return "SNode [data=" + data + "]";
}
}
单链接操作类：
package LinkListTest;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class SingleLinkList implements ICommOperate<SNode>{
private SNode head = new SNode("HEAD") ; // 公共头指针，声明之后不变
private int size = 0 ;
public int getSize() {
return this.size;
} /*
* 链表插入，每次往末端插入
* */
@Override
public boolean insertNode(SNode node) {
boolean flag = false ;
SNode current = this.head ;
if( this.size==0 ){ // 空链表
this.head.setNextNode(node) ;
node.setNextNode(null) ;
}else{ // 链表内节点
while( current.getNextNode()!=null ){
current = current.getNextNode() ;
}
current.setNextNode(node) ;
node.setNextNode(null) ;
}
this.size++ ;
flag = true ; return flag;
} /*
* 插入链表指定位置pos，从1开始,而pos大于size则插入链表末端
* */
@Override
public boolean insertPosNode(int pos, SNode node){
boolean flag = true;
SNode current = this.head.getNextNode() ; if( this.size==0 ){ // 空链表
this.head.setNextNode(node) ;
node.setNextNode(null) ;
this.size++ ;
}else if( this.size<pos ){ // pos位置大于链表长度，插入末端
insertNode(node) ;
}else if( pos>0 && pos<=this.size) { // 链表内节点
// 1、找到要插入pos位置节点和前节点
int find = 0;
SNode preNode = this.head; // 前节点
SNode currentNode = current; // 当前节点
while( find<pos-1 && currentNode.getNextNode()!=null ){
preNode = current ; // 前节点后移
currentNode = currentNode.getNextNode() ; // 当前节点后移
find++ ;
}
// System.out.println(preNode);
// System.out.println(currentNode);
// 2、插入节点
preNode.setNextNode(node);
node.setNextNode(currentNode);
this.size++ ;
System.out.println("节点已经插入链表中");
}else{
System.out.println("位置信息错误");
flag = false ;
} return flag;
} /*
* 指定链表的节点pos，删除对应节点。方式：找到要删除节点的前后节点，进行删除。从1开始
* */
@Override
public boolean deleteNode(int pos) {
boolean flag = false;
SNode current = this.head.getNextNode() ;
if( pos<=0 || pos>this.size || current==null ){
System.out.println("位置信息错误或链表无信息");
}else{
// 1、找到要删除节点的前后节点
int find = 0;
SNode preNode = this.head; // 前节点
SNode nextNode = current.getNextNode(); // 后节点
while( find<pos-1 && nextNode.getNextNode()!=null ){
preNode = current ; // 前节点后移
nextNode = nextNode.getNextNode() ; // 后节点后移
find++ ;
}
// System.out.println(preNode);
// System.out.println(nextNode); // 2、删除节点
preNode.setNextNode(nextNode);
System.gc();
this.size-- ;
flag = true ;
} return flag;
} /*
* 指定链表的节点pos，修改对应节点。 从1开始
* */
@Override
public boolean updateNode(int pos, Map<String, Object> map) {
boolean flag = false ;
SNode node = getNode(pos, map); // 获得相应位置pos的节点
if( node!=null ){
String data = (String) map.get("data") ;
node.setData(data);
flag = true ;
}
return flag;
} /*
* 找到指定链表的节点pos，从1开始
* */
@Override
public SNode getNode(int pos, Map<String, Object> map) {
SNode current = this.head.getNextNode() ;
if( pos<=0 || pos>this.size || current==null ){
System.out.println("位置信息错误或链表不存在");
return null;
}
int find = 0 ;
while( find<pos-1 && current!=null ){
current = current.getNextNode() ;
find++ ;
}
return current;
} /*
* 打印链表
* */
@Override
public void printLink() {
int length = this.size ;
if( length==0 ){
System.out.println("链表为空！");
return ;
}
SNode current = this.head.getNextNode() ;
int find = 0 ;
System.out.println("总共有节点数: " + length +" 个");
while( current!=null ){
System.out.println("第 " + (++find) + " 个节点 ：" + current);
current=current.getNextNode() ;
}
} public static void main(String[] args) {
SingleLinkList sll = new SingleLinkList() ;
SNode node1 = new SNode("节点1");
SNode node2 = new SNode("节点2");
SNode node3 = new SNode("节点3");
SNode node4 = new SNode("节点4");
SNode node5 = new SNode("节点5");
SNode node6 = new SNode("插入指定位置");
sll.insertPosNode(sll.getSize()+1, node1) ;
sll.insertPosNode(sll.getSize()+1, node2) ;
sll.insertPosNode(sll.getSize()+1, node3) ;
sll.insertPosNode(sll.getSize()+1, node4) ;
sll.insertPosNode(sll.getSize()+1, node5) ; // sll.insertNode(node1);
// sll.insertNode(node2);
// sll.insertNode(node3);
// sll.insertNode(node4);
// sll.insertNode(node5); System.out.println("*******************输出链表*******************");
sll.printLink(); System.out.println("*******************获得指定链表节点*******************");
int pos = 2 ;
System.out.println("获取链表第 "+pos+" 个位置数据 ："+sll.getNode(pos, null)); System.out.println("*******************向链表指定位置插入节点*******************");
int pos1 = 2 ;
System.out.println("将数据插入第 "+pos1+" 个节点：");
sll.insertPosNode(pos1, node6) ;
sll.printLink(); System.out.println("*******************删除链表指定位置节点*******************");
int pos2 = 2 ;
System.out.println("删除第 "+pos2+" 个节点：");
sll.deleteNode(pos2) ;
sll.printLink(); System.out.println("*******************修改链表指定位置节点*******************");
int pos3 = 2 ;
System.out.println("修改第 "+pos3+" 个节点：");
Map<String, Object> map = new HashMap<>() ;
map.put("data", "this is a test") ;
sll.updateNode(pos3, map) ;
sll.printLink();
}
}
四、双链表示例
ICommOperate<T> 接口操作类：
package LinkListTest;
import java.util.Map;
public interface ICommOperate<T> {
public boolean insertNode(T node) ;
public boolean insertPosNode(int pos, T node) ;
public boolean deleteNode(int pos) ;
public boolean updateNode(int pos, Map<String, Object> map) ;
public T getNode(int pos, Map<String, Object> map) ;
public void printLink() ;
}
双链表节点：
package LinkListTest;
// 双连表节点
public class DNode {
private DNode priorNode;
private String data;
private DNode nextNode; public DNode(){
}
public DNode(String data) {
this.priorNode = new DNode() ;
this.data = data ;
this.nextNode = new DNode() ;
} public DNode getPriorNode() {
return priorNode;
}
public void setPriorNode(DNode priorNode) {
this.priorNode = priorNode;
} public String getData() {
return data;
}
public void setData(String data) {
this.data = data;
} public DNode getNextNode() {
return nextNode;
}
public void setNextNode(DNode nextNode) {
this.nextNode = nextNode;
} @Override
public String toString() {
return "DNode [data=" + data + "]";
}
}
双链表实现类：
package LinkListTest;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class DoubleLinkList implements ICommOperate<DNode>{
private DNode head = new DNode("HEAD");
private int size = 0 ;
public int getSize() {
return this.size;
} /*
* 链表插入，每次往末端插入
* */
@Override
public boolean insertNode(DNode node) {
boolean flag = false; DNode current = this.head ;
if( this.size==0 ){ // 空链表
this.head.setNextNode(node) ;
node.setPriorNode(this.head);
node.setNextNode(null) ;
}else{ // 链表内节点
while( current.getNextNode()!=null ){
current = current.getNextNode() ;
}
current.setNextNode(node);
node.setNextNode(null);
node.setPriorNode(current);
}
this.size++ ;
flag = true ; return flag;
} /*
* 插入链表指定位置pos，从1开始,而pos大于size则插入链表末端
* */
@Override
public boolean insertPosNode(int pos, DNode node) {
boolean flag = true; DNode current = this.head.getNextNode() ;
if( this.size==0){ // 链表为空
this.head.setNextNode(node) ;
node.setNextNode(null) ;
node.setPriorNode(this.head);
this.size++ ;
}else if( pos>this.size ){ // pos位置大于链表长度，插入末端
insertNode(node) ;
}else if( pos>0 && pos<=this.size ){ // 链表内节点
// 1、找到要插入位置pos节点，插入pos节点当前位置
int find = 0;
while( find<pos-1 && current.getNextNode()!=null ){
current = current.getNextNode() ;
find++ ;
}
// 2、插入节点
if( current.getNextNode()==null ){ // 尾节点
node.setPriorNode(current);
node.setNextNode(null);
current.setNextNode(node);
} else if( current.getNextNode()!=null ) { //中间节点
node.setPriorNode(current.getPriorNode());
node.setNextNode(current);
current.getPriorNode().setNextNode(node);
current.setPriorNode(node);
}
this.size++ ;
}else{
System.out.println("位置信息错误");
flag = false ;
} return flag;
} /*
* 指定链表的节点pos，删除对应节点，从1开始
* */
@Override
public boolean deleteNode(int pos) {
boolean flag = false;
DNode current = this.head.getNextNode() ;
if( pos<=0 || pos>this.size || current==null ){
System.out.println("位置信息错误或链表不存在");
}else{
// 1、找到要删除位置pos节点
int find = 0;
while( find<pos-1 && current.getNextNode()!=null ){
current = current.getNextNode() ;
find++ ;
}
// 2、删除节点
if( current.getNextNode()==null ){ // 尾节点
current.getPriorNode().setNextNode(null) ;
} else if( current.getNextNode()!=null ) { //中间节点
current.getPriorNode().setNextNode(current.getNextNode()) ;
current.getNextNode().setPriorNode(current.getPriorNode()) ;
}
System.gc();
this.size-- ;
flag = true ;
}
return flag;
} /*
* 指定链表的节点pos，修改对应节点。 从1开始
* */
@Override
public boolean updateNode(int pos, Map<String, Object> map) {
boolean flag = false ;
DNode node = getNode(pos, map);
if( node!=null ){
String data = (String) map.get("data") ;
node.setData(data);
flag = true ;
}
return flag;
} /*
* 找到指定链表的节点pos，从1开始
* */
@Override
public DNode getNode(int pos, Map<String, Object> map) {
DNode current = this.head.getNextNode() ;
if( pos<=0 || pos>this.size || current==null ){
System.out.println("位置信息错误或链表不存在");
return null;
}
int find = 0 ;
while( find<pos-1 && current!=null ){
current = current.getNextNode() ;
find++ ;
}
return current;
} /*
* 打印链表
* */
@Override
public void printLink() {
int length = this.size ;
if( length==0 ){
System.out.println("链表为空！");
return ;
}
DNode current = this.head.getNextNode() ;
int find = 0 ;
System.out.println("总共有节点数: " + length +" 个");
while( current!=null ){
System.out.println("第 " + (++find) + " 个节点 ：" + current);
current=current.getNextNode() ;
}
} public static void main(String[] args) {
DoubleLinkList dll = new DoubleLinkList() ;
DNode node1 = new DNode("节点1");
DNode node2 = new DNode("节点2");
DNode node3 = new DNode("节点3");
DNode node4 = new DNode("节点4");
DNode node5 = new DNode("节点5");
DNode node6 = new DNode("插入指定位置");
dll.insertPosNode(10, node1) ;
dll.insertPosNode(10, node2) ;
dll.insertPosNode(10, node3) ;
dll.insertPosNode(10, node4) ;
dll.insertPosNode(10, node5) ;
// dll.insertNode(node1);
// dll.insertNode(node2);
// dll.insertNode(node3);
// dll.insertNode(node4);
// dll.insertNode(node5); System.out.println("*******************输出链表*******************");
dll.printLink(); System.out.println("*******************获得指定链表节点*******************");
int pos = 2 ;
System.out.println("获取链表第 "+pos+" 个位置数据 ："+dll.getNode(pos, null)); System.out.println("*******************向链表指定位置插入节点*******************");
int pos1 = 2 ;
System.out.println("将数据插入第"+pos1+"个节点：");
dll.insertPosNode(pos1, node6) ;
dll.printLink(); System.out.println("*******************删除链表指定位置节点*******************");
int pos2 = 7 ;
System.out.println("删除第"+pos2+"个节点：");
dll.deleteNode(pos2) ;
dll.printLink(); System.out.println("*******************修改链表指定位置节点*******************");
int pos3 = 2 ;
System.out.println("修改第"+pos3+"个节点：");
Map<String, Object> map = new HashMap<>() ;
map.put("data", "this is a test") ;
dll.updateNode(pos3, map) ;
dll.printLink();
}
}
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