数据结构——Java实现单链表

一、分析

　　单链表是一种链式存取的数据结构，用一组地址任意的存储单元存放线性表中的数据元素。链表中的数据是以结点来表示的，每个结点由元素和指针构成。在Java中，我们可以将单链表定义成一个类，单链表的基本操作即是类的方法，而结点就是一个个实例化的对象，每个对象中都有“元素值”和“下一结点地址”两个属性。在“下一结点地址”属性中存储的是下一个对象的引用，这样，一个个对象连在一起就成为了单链表。

　　单链表有以下基本操作：

　　　　1、初始化单链表

　　　　2、销毁单链表

　　　　3、清空单链表

　　　　4、检测单链表是否为空

　　　　5、返回单链表的元素个数

　　　　6、返回单链表中指定位置元素的值

　　　　7、返回单链表中第一个与指定值相同的元素的位置

　　　　8、返回指定元素的直接前驱

　　　　9、返回指定元素的直接后继

　　　　10、向指定位置插入元素

　　　　11、删除指定位置的元素

　　　　12、遍历单链表

　　为了方便对单链表进行操作，我们还需要引入一个头结点，头结点中不存储元素值，只存储单链表第一个结点的地址。初始化单链表即创建头结点，而销毁单链表即销毁头结点。

二、实现

1、定义类属性和构造函数

 class InitList{

     private int [] data = new int[1];   //用来存储元素值，之所以用数组而不用整型，是为了用null来表示头结点

     private InitList nextList; 　　　　  //下一结点地址

     public InitList() {   　　　　　　　　//创建头结点的构造函数
         this.data = null;
         this.nextList = null;
     }

     public InitList(int data) { 　　　　 //创建普通结点的构造函数
         this.data[0] = data;
         this.nextList = null;
     }
 }

2、清空单链表

 public void clearList() {
     this.nextList = null;  　　　　　　　　//将头结点的下一结点地址（即单链表的第一个结点的地址）置空，则单链表会因缺少引用而被jvm回收，实现清空
 }

3、检测单链表是否为空

 public boolean listEmpty() {
     if(this.nextList == null) { 　　　　 //通过判断头结点的下一结点地址是否为空，即可判断单链表是否为空
         return true;
     }
     return false;
 }

4、返回单链表的元素个数

 public int listLength() {

     InitList theList = this.nextList;  　　　　 　//获取头结点的下一结点地址
     int i = 0;         　　　　　　　　　　　　　　  //计数器初始化

     for (i = 0; theList != null; i++) { 　　　　 //循环判断结点地址是否为空，如果不为空，则表明存在结点，计数器i加一；如果为空，则表明已到达单链表尾部，退出循环
         theList = theList.nextList;   　　　　　　//取下一结点进行判断
     }
     return i;  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//返回计数器的值
 }

5、返回单链表中指定位置元素的值

 public int [] getElem(int site) {

     if(site < 1) {         　　　　　　 　　　 　 //判断输入的位置是否合法
         return null;
     }

     InitList theList = this;    　　　　　　　   //得到头结点的地址

     for (int i = 0; i < site; i++) {  　　　   //循环读取结点，直到指定的位置
         theList = theList.nextList; 　　　　   //获取下一结点的地址
         if(theList == null) {   　　　　　　 　 //如果下一结点地址为空，则表明已经到达单链表末尾，指定的位置超出了单链表的长度
             return null; 　　　　　　　　　　 　 //未取到元素，返回null
         }
     }
     return theList.data;  　　　　　　　　　　  //返回指定位置元素值
 }

6、返回单链表中第一个与指定值相同的元素的位置

 public int locateElem(int value) {

     InitList theList = this.nextList;

     for(int i = 1; theList != null; i++) {  　　　//如果取得的结点不为空，执行循环
         if(theList.data[0] == value) {  　　　　　 //比较结点值与给定的值是否相等
             return i; 　　　　　　　　　　　　　　   //相等返回结点位置
         }
         theList = theList.nextList;  　　　　　 　//取下一结点地址
     }

     return 0;  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//未找到则返回零
 }

7、返回指定元素的直接前驱

 public int [] priorElem(int value) {

     InitList theList = this.nextList;

     if(theList == null) {  　　　　　　　　　　　　　　　　　　//如果头结点的下一结点为空，则表明单链表为空，返回null
         return null;
     }

     InitList theNextList = this.nextList.nextList;  　　　//获取单链表的第二个结点
     int [] ret = new int[this.listLength()]; 　　　　　　  //创建一个与单链表长度相同的数组，用来存储找到的直接前驱的值
     int i = 1;  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 //计数器

     while (theNextList != null) { 　　　　　　　　　　　　　 //因为单链表的第一个结点没有直接前驱，因此从第二个结点开始循环
         if(theNextList.data[0] == value) {  　　　　　　　//如果与给定值相等，则取得其前驱，计数器加一
             ret[i] = theList.data[0];
             i++;
         }
         theList = theNextList;  　　　　　　　　　　　　　　//取下一地址，准备下一循环
         theNextList = theNextList.nextList;
     }

     if(i == 1) {  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//i为1表明未取到直接前驱
         return null;
     }

     ret[0] = i - 1;  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//将计数器的值存入数组第0位
     return ret;
 }

8、返回指定元素的直接后继

 public int [] nextElem(int value) {  　　　　　　　　　　　　//与获取直接前驱类似，这里不再赘述

     InitList theList = this.nextList;

     if(theList == null) {
         return null;
     }

     InitList theNextList = this.nextList.nextList;
     int [] ret = new int[this.listLength()];
     int i = 1;

     while (theNextList != null) {
         if(theList.data[0] == value) {
             ret[i] = theNextList.data[0];
             i++;
         }
         theList = theNextList;
         theNextList = theNextList.nextList;
     }

     if(i == 1) {
         return null;
     }

     ret[0] = i - 1;
     return ret;
 }

9、向指定位置插入元素

 public boolean listInsert(int site,int value) {

     if(site < 1) {  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//判断指定位置是否合法
         return false;
     }
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 7　　　InitList list = new InitList(value);
     InitList theNextList = this;
     InitList theList = null;

     for(int i = 0; i < site; i++) {  　　　　　　　　　　　　//循环读取到指定位置
         theList = theNextList;
         if(theList == null) {  　　　　　　　　　　　　　　　//如果为空，表示已到单链表末尾，返回false
             return false;
         }
         theNextList = theNextList.nextList;
     }

     list.nextList = theNextList; 　　　　　　　　　　　　　　 //将新结点插入指定位置中
     theList.nextList = list;
     return true;
 }

10、删除指定位置的元素

 public boolean listDelete(int site) {

     InitList theList = this;
     InitList theNextList = this.nextList;

     if(site < 1 || theNextList == null) {  　　　　　　//判断指定位置是否合法和单链表是否为空
         return false;
     }else if(site == 1) { 　　　　　　　　　　　　　　　　 //如果要删除的是第一个结点，则直接删除
         theList.nextList = theNextList.nextList;
         return true;
     }

     for(int i = 1; i < site; i++) { 　　　　　　　　　　 //循环读取到指定位置
         theNextList = theNextList.nextList;
         if(theNextList == null) {
             return false;
         }
         theList = theList.nextList;
     }

     theList.nextList = theNextList.nextList;  　　　　　//删除指定位置的结点
     return true;
 }

11、遍历单链表

 public String traverseList() {  　　　　　　　　//这里通过输出单链表来表示遍历

     InitList theList = this.nextList;
     String s = "";  　　　　　　　　　　　　　　　//用来存储单链表的值

     while(theList != null) { 　　　　　　　　　 //循环获取结点值
         s += theList.data[0] + "、";
         theList = theList.nextList;
     }

     if(s.length() == 0) {  　　　　　　　　　　　//如未获取到值，直接返回s
         return s;
     }

     return s.substring(0,s.length() - 1);  　//去除最后的顿号后返回
 }

三、小结

　　以上就是单链表用Java的实现，由于只定义了整数的数组，因此只能操作整数数据，但单链表的基本思想都已实现。

四、纠正

　　隔了一段时间又回来看代码，猛地发现这段代码其实还不够完善。(⊙x⊙;)

　　将单链表的基本操作定义成了InitList类的方法，实例化结点时，会使每个结点都拥有这些方法，然而其实只有头结点需要这些方法，其他结点都不需要。

　　因此可以将InitList类定义成头节点类，而其他节点定义成头节点的内部类，这样，就只有头节点可以操作其他节点。

　　由于要修改的地方太多，这里我就不修改了，放在这里提醒自己。（就是因为懒……（＞＜））