数据结构——双向链表、循环链表_java有哪些双向链表和双向循环链表

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双链表的实现                                                                                                     

java中LinkedList实现

链表的复杂度分析

循环链表

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双向链表，它由多个结点组成，每个结点都由一个数据域和两个指针域组成，数据域用来存储数据，其中一个指针域用来指向其后继结点，另一个指针域用来指向前驱结点。链表的头结点的数据域不存储数据，指向前驱结点的指针域值为null，指向后继结点的指针域指向第一个真正存储数据的结点。

双链表的实现                                                                                                     

                                                                                                          结点API设计

                                                                                                        双向链表API设计

public class LoopLinkList<T> implements Iterable<T>{
    public static void main(String[] args) {
        // 创建双向链表对象
        LoopLinkList<String> sl= new LoopLinkList<>();
        // 测试插入
        sl.insert("龍弟");
        sl.insert("龍龍");
        sl.insert("龍哥");
        sl.insert(1,"龍帝");
        for(String s: sl){
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("-----------------");
 
        // 测试获取
        String getResult = sl.get(1);
        System.out.println("获取索引1处的结果为："+getResult);
        // 测试删除
        String removeResult = sl.remove(0);
        System.out.println("删除的元素：" + removeResult);
 
 
 
        System.out.println("---------------------");
        System.out.println("第一个元素是"+sl.getFirst());
        System.out.println("最后一个元素是：" + sl.getLast());
 
        // 测试清空
        sl.clear();
        System.out.println("清空后的线性表中的元素个数为："+sl.length());
    }
 
    //首结点
    private Node head;
    // 最后一个结点
    private Node last;
 
    //链表的长度
    private int N;
 
    // 结点类
    private class Node {
        public Node(T item, Node pre, Node next) {
            this.item = item;
            this.pre = pre;
            this.next = next;
        }
        //存储数据
        public T item;
        // 指向上一个结点
        public Node pre;
        //  指向下一个结点
        public Node next;
    }
 
    public LoopLinkList() {
        //初始化头节点和尾结点
        this.head = new Node(null, null, null);
        this.last = null;
        // 初始化元素结点
        this.N = 0;
    }
 
    // 清空链表
    public void clear() {
        this.head.next = null;
        this.head.item = null;
        this.last = null;
        this.N = 0;
    }
 
    // 获取链表长度
    public int length() {
        return N;
    }
 
    // 判断链表是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return N == 0;
    }
 
    // 获取第一个元素
    public T getFirst() {
        if (isEmpty()) {
            return null;
        }
        return head.next.item;
    }
 
    // 获取最后一个元素
    public T getLast() {
        if (isEmpty()) {
            return null;
        }
        return last.item;
    }
 
    // 插入元素t
    public void insert(T t) {
        // 如果链表为空
        if (isEmpty()) {
            // 创建新的节点
            Node newNode = new Node(t, head, null);
            // 让新结点成为尾结点
            last = newNode;
            // 让头结点指向尾结点
            head.next = last;
        } else {
            // 如果链表不为空
            Node oldLast = last;
            // 创建新的结点
            Node newNode = new Node(t, oldLast, null);
            // 让当前的尾节点 指向新结点
            oldLast.next = newNode;
            // 让新结点成为尾结点
            last = newNode;
        }
        N++;
    }
 
    //向指定位置i处插入元素t
    public void insert(int i, T t) {
        //找到位置i的前一个结点
        Node pre = head;
        for (int index = 0; index < i; index++ ){
            pre = pre.next;
        }
        //当前结点
        Node curr = pre.next;
        //构建新节点
        Node newNode = new Node(t, pre, curr);
        pre.next = newNode;
        curr.pre = newNode;
        //长度+1
        N++;
    }
    // 获取指定位i处的元素
    public T get(int i){
        Node n = head.next;
        for(int index = 0; index < i; index++){
            n = n.next;
        }
        return n.item;
    }
 
    // 找到元素t在链表中第一次出现的位置
    public int indexOf(T t){
        Node n = head;
        for(int index = 0; index<N; index++){
            n = n.next;
            if(n.next.equals(t)){
                return index;
            }
        }
        return -1;
    }
 
    // 删除位置i处的元素，并返回该元素
    public T remove(int i){
        //寻找i位置的前一个元素
        Node pre = head;
        for(int index = 0; index < i; index++){
            pre = pre.next;
        }
        //i位置的元素
        Node curr = pre.next;
        //i位置的下一个元素
        Node nextNode = curr.next;
        pre.next = nextNode;
        nextNode.pre = pre;
        // 长度减一
        N--;
        return curr.item;
    }
 
    @Override
    public Iterator<T> iterator() {
        return new TIterator();
    }
    private class TIterator implements Iterator{
        private Node n;
        public TIterator(){
            this.n = head;
        }
 
        @Override
        public boolean hasNext() {
            return n.next != null;
        }
 
        @Override
        public Object next() {
            n = n.next;
            return n.item;
        }
    }
}
 
 

java中LinkedList实现

java中LinkedList集合也是使用双向链表实现，并提供了增删改查等相关方法

1.底层是否用双向链表实现;
2.结点类是否有三个域

链表的复杂度分析

get(int i):每一次查询，都需要从链表的头部开始，依次向后查找，随着数据元素N的增多，比较的元素越多，时间复杂度为O(n)
insert(int i,T t);每一次插入，需要先找到i位置的前一个元素，然后完成插入操作，随着数据元素N的增多，查找的元素越多，时间复杂度为O(n);
remove(int i):每一次移除，需要先找到i位置的前一个元素，然后完成插入操作，随着数据元素N的增多，查找的元素越多，时间复杂度为O(n)
相比较顺序表，链表插入和删除的时间复杂度虽然一样，但仍然有很大的优势，因为链表的物理地址是不连续的，它不需要预先指定存储空间大小，或者在存储过程中涉及到扩容等操作..同时它并没有涉及的元素的交换。
相比较顺序表，链表的查询操作性能会比较低。因此，如果我们的程序中查询操作比较多，建议使用顺序表；增删操作比较多，建议使用链表。

循环链表

循环链表，也就是链表整体要形成一个圆环状。在单向链表中，最后一个节点的指针为null ，不指向任何结点，因为没有下一个元素了。要实现循环链表，我们只需要让单向链表的最后一个节点的指针指向头结点即可。

 

    public static void main(String[] args) {
        //构建结点
        Node<Integer> first=new Node<Integer>(5,null);
        Node<Integer> second=new Node<Integer>(6,null);
        Node<Integer> third=new Node<Integer>(7,null);
        Node<Integer> fourth=new Node<Integer>(7,null);
        Node<Integer> fifth=new Node<Integer>(7,null);
        //生成单链表
        first.next=second;
        second.next=third;
        third.next=fourth;
        fourth.next=fifth;
        //构成循环链表，让最后一个结点指向第一个结点
        fifth.next=first;
    }