数据结构之链表_option to 'nodenext

1、线性数据结构，动态数组、栈、队列，底层依托静态数组，靠resize解决固定容量问题。

2、为什么链表很重要？

　　1）、最基础的动态数据结构，链表。真正得动态数据结构，最简单的一种动态数据结构。更为复杂的有二分搜索树、平衡二叉树、红黑树等等。

　　2）、链表设计到一个，更深入的理解引用（或者在C++中称为指针）。

　　3）、链表帮助更深入的理解递归。链表本身有非常清晰的递归结构的，只不过链表本身是一种线性的数据结构，所以可以非常容易的使用循环的方式来对链表进行操作的，但是链表天生是有递归结构性质的，链表可以很好的帮助理解递归机制的数据结构。

3、什么是链表？

　　将数据存储到一种单独的结构中，这种单独的结构通常被称为节点Node。链表的节点通常有两部分组成，一部分是存储真正的数据E e，另一部分是Node next，next是Node类型的变量，next本身又是一个节点，next这个变量的名称可以看出，它指的是当前这一个节点指向下一个节点。类比火车，每一个节点就是一个车厢，车厢是存储真正的数据，车厢与车厢之间进行连接，以使得数据整合到一起，方便用户进行查询，增加，修改等等操作，数据与数据之间的连接是由next完成的。

4、链表的基本知识，如下所示：

　　1）、有一个头节点，首先要有一个元素存储的是1，也就是要存放的数据，同时，也要有一个指向下一个节点的next，next是Node类型的引用。1 ->
　　2）、如果第一个节点指向下一个节点存储的元素是2，对于元素2来说，它有一个next指向下一个节点。1 -> 2 ->
　　3）、如果第二个节点指向下一个节点存储的元素是3，对于元素3来说，它有一个next指向下一个节点。1 -> 2 -> 3 -> NULL
　　4）、链表的最后一个节点存储的就是NULL，就是一个空，如果一个节点的next是空的，就说明这个节点是最后一个节点。
　　5）、链表的优点，是真正的动态，不需要处理固定容量的问题。静态数组需要一下子创建很多空间，同时还需要考虑空间是不是够用或者空间是不是开多了，造成浪费的问题。对于链表来说，需要存储多少数据，就可以生成多少个节点，将他们挂接起来，这就是所谓的动态的意思。
　　6）、链表的缺点，丧失了随机访问的能力。相比数组，数组可以进行随机访问，给一个索引，数组就可以进行访问，从底层机制上，数组所开辟的空间在内存里面是连续分布的，可以直接寻找这个索引对应的偏移，直接计算出相应的数据所存储的内存地址，直接用O(1)的复杂度就将数据拿出来。但是链表是靠next一层一层连接的，所以在计算机的底层每一个节点所在的内存位置都是不同的，必须靠next一点一点来找到我们要找的元素，这就是链表最大的缺点。
　　7）、数组最好用于索引有语意的情况，最大的优点是支持快速查询。链表不适合用于索引有语意的情况，最大的优点是动态。

5、链表的封装。

　　1）、链表是通过节点装载元素，并且节点和节点之间连接起来的一种数据结构。对于链表来说，我们要想访问存在这个链表中的所有节点，相应的，我们必须把链表的头给存储起来。通常链表的头叫做head，所以在链表中应该有一个Node类型的变量head，它指向链表中的第一个节点。

　　2）、为数组添加元素，开始的思路是在数组的尾部添加元素，对于数组这种结构，在数组尾部添加一个元素是十分方便的，因为对于数组来说，size变量直接指向数组的最后一个元素的下一个位置，也就是下一个待添加元素的位置，所以直接添加就非常容易，size变量在跟踪数组的尾巴。对于链表来说，在链表头部添加元素是十分方便的，对于链表来说，我们设置一个链表的头，Node类型的head变量，在跟踪链表的头部，所以在链表头部添加元素是十分方便的。

　　3）、链表的添加，在链表头部添加元素，如果想在链表中添加一个元素，先将元素放入到节点里面，此时该节点存放了该元素，以及Node类型的next。链表添加元素的关键，就是如何将节点挂接到链表中，同时不破坏该链表的结构。node.next = head，即让该节点node的next指向next，就将该节点添加到链表中了，然后将head = node，即将链表的头部前移。

执行node.next = head此句话之后，就变成了如下所示的链表结构。此时存放666元素的节点node成为了新的链表头。

此时，将head进行移动，使node得位置变成head，即指向head = node操作。使head指向存放666元素的node节点。

此时，就完成了，将存储666元素的节点，插入到整个链表头部中。

　　4）、在链表中间添加新的元素，首先创建出新元素的节点node，如何将新的节点插入到正确的位置呢，那么就必须要找到当我们插入新的元素节点之后这个节点之前的那个节点是谁。相应的，之前的那个节点要prev，prev初始化是和head在一个位置的，我们要找到新的元素的节点之前的那个节点应该是谁，我就直接把之前的那个节点的next指向新的元素的节点，新的元素的节点的next指向它之前的那个节点的之后的这个节点，就完成了这个插入操作了。目标是先找到插入新元素的节点之前的那个节点是谁，如果明确了插入位置索引，可以根据明确的插入位置索引减一就找到了插入新元素的节点之前的那个节点是谁，从零开始遍历，找到明确索引减一的位置设置为prev，那么将node.next = prev.next，即将node的下一个节点指向prev的下一个节点，再将prev.next = node，那么就实现了将新元素节点插入到链表结构中了。关键，找到要添加的节点的前一个节点。注意，如果要添加的新元素节点是头部的话，是没有上一个节点位置的，需要进行特殊处理。

我们的任务是要搜索插入元素666的这个node节点之前的那个节点是谁，显然，插入元素666这个node节点的索引为2，那么插入元素666之前的那个节点的索引就是1。我们开始遍历，从索引为0开始遍历，遍历到索引为1的地方就可以了。

一旦找到这里之后，下面的事情就是开始，首先，我们将node.next指向prev.next。

之后，我们再让prev.next指向node，代码是prev.next = node;

经过这两步操作之后，我们就完成了将元素666这个node节点插入到索引为2的地方。

实现代码，如下所示：

  1 package com.linkedlist;
  2 
  3 /**
  4  * 链表结构的创建，链表是一种线性的数据结构
  5  */
  6 public class LinkedList<E> {
  7 
  8     // 链表是由一个一个节点组成
  9     private class Node {
 10         // 设置公有的，可以让外部类进行修改和设置值
 11         public E e;// 成员变量e存放元素
 12         public Node next;// 成员变量next指向下一个节点，指向Node的一个引用
 13 
 14         /**
 15          * 含参构造函数
 16          *
 17          * @param e
 18          * @param next
 19          */
 20         public Node(E e, Node next) {
 21             this.e = e;
 22             this.next = next;
 23         }
 24 
 25         /**
 26          * 无参构造函数
 27          */
 28         public Node() {
 29             this(null, null);
 30         }
 31 
 32         /**
 33          * 如果用户只传了e，那么可以调用含参构造函数，将next指定为null
 34          *
 35          * @param e
 36          */
 37         public Node(E e) {
 38             this(e, null);
 39         }
 40 
 41         /**
 42          * @return
 43          */
 44         @Override
 45         public String toString() {
 46             return "Node{" +
 47                     "e=" + e.toString() +
 48                     ", next=" + next +
 49                     '}';
 50         }
 51     }
 52 
 53 
 54     private Node head;// Node类型的变量head
 55     private int size;// 链表要存储一个一个元素，肯定有大小，记录链表有多少元素
 56 
 57     /**
 58      * 无参的构造函数
 59      */
 60     public LinkedList() {
 61         head = null;// 初始化一个链表，head为空，一个元素都没有
 62         size = 0;// 大小size为0
 63     }
 64 
 65     /**
 66      * 获取链表的大小，获取链表中的元素个数
 67      *
 68      * @return
 69      */
 70     public int getSize() {
 71         return size;
 72     }
 73 
 74     /**
 75      * 判断返回链表是否为空
 76      *
 77      * @return
 78      */
 79     public boolean isEmpty() {
 80         return size == 0;
 81     }
 82 
 83     /**
 84      * 在链表头部添加新的元素e
 85      *
 86      * @param e
 87      */
 88     public void addFirst(E e) {
 89 //        // 创建一个新的节点，然后将元素传入进去即将元素写入到节点上面。
 90 //        Node node = new Node(e);
 91 //        // 将新的节点的下一个节点指向head头部节点。
 92 //        node.next = head;
 93 //        // 然后将node这个新的节点指向head节点。
 94 //        head = node;
 95 
 96         // 上面三行代码，可以使用下面一行代码书写。
 97         // 首先，创建一个Node节点，将元素e传入第一个参数，将这个元素直接指向链表的head即参数二。
 98         // 然后，将这个Node赋值给head头部节点。
 99         head = new Node(e, head);
100 
101         // 维护size的长度，让size自增
102         size++;
103     }
104 
105     /**
106      * 在链表的index(0-based)索引位置添加新的元素e
107      *
108      * @param index
109      * @param e
110      */
111     public void add(int index, E e) {
112         // 如果指定的索引位置不符合要求，抛出异常
113         // 切记，index是可以取到size，在链表的尾部添加一个元素
114         if (index < 0 || index > size) {
115             throw new IllegalArgumentException("Add failed. Illegal index.");
116         }
117 
118         // 如果要在链表头部添加元素，特殊处理一下
119         if (index == 0) {
120             this.addFirst(e);
121         } else {
122             // 如果不是在链表的头部添加元素
123 
124             // 创建一个Node节点prev，初始化的时候指向head，prev从head头节点开始。
125             Node prev = head;
126             // 注意，我们要找的位置是index这个位置的前一个位置相应的节点，找到index这个索引的前一个索引的位置。
127             for (int i = 0; i < index - 1; i++) { 
128                 // 将当前prev存储的节点的下一个节点放入到prev变量中。每次做的操作都是，将当前prev存储的这个节点的next下一个节点放进prev这个节点变量中。prev这个节点在链表中一直向前移动。直到移动到index-1这个位置。
129                 prev = prev.next;
130             }
131 
132 //            // 此时，移动到了index-1这个位置，找到了待插入节点的前一个节点。此时我们找到了待插入节点的前一个节点的位置。
133 //            // 创建新元素的节点，创建一个节点，将元素放入到该节点中。
134 //            Node node = new Node(e);
135 //            // 将新元素的节点的下一个节点指向待插入节点的前一个节点的下一个节点的位置。
136 //            node.next = prev.next;
137 //            // 将待插入节点的前一个节点的下一个节点指向新元素的节点。此时将新元素节点挂在链表中了。
138 //            prev.next = node;
139 
140             // 一行代码，牛逼的替换上面的三行代码
141             // 首先，创建新元素e的Node节点，这个节点指向待插入节点的前一个节点的下一个节点的位置prev.next。
142             // 然后将新元素节点，指向待插入元素的节点的前一个节点，即待插入元素的前一个节点指向待插入元素的节点。
143             prev.next = new Node(e, prev.next);
144 
145             // 维护size大小
146             size++;
147         }
148     }
149 
150     /**
151      * 在链表末尾添加新的元素e
152      *
153      * @param e
154      */
155     public void addLast(E e) {
156         // 在size位置添加新的元素
157         add(size, e);
158     }
159 
160     public static void main(String[] args) {
161 
162 
163     }
164 
165 }

6、为链表设立虚拟头节点，解决链表头节点特殊化处理问题。

　　上面是为链表添加元素，添加元素的时候遇到的一个问题，在向链表的任意一个位置添加元素的时候，在链表头添加元素和在链表的其他位置添加元素，逻辑上存在差别。那么，为什么在链表头部添加元素比较特殊呢，这是因为在为链表添加新元素节点的时候，要找到待添加元素节点的位置的相应之前的那一个节点，但是对于链表头来说，它没用前一个节点，所以，在逻辑上就会特殊一些。不过，在链表的具体实现中，有一个非常常用的技巧，可以把对链表头这种特殊操作与其他的操作统一起来，这个想法也非常简单，链表头不是没用之前一个节点吗，那么就创建一个链表头之前的节点，为链表设立虚拟头节点，这个虚拟头节点不存储任意元素，所以设置为null空，将这个空节点称为链表真正的head，称为dummyHead（虚拟头节点），此时来说，链表的第一个元素就是dummyHead的下一个节点（next）所对应的节点的元素，而不是dummyHead节点所对应的节点的元素。dummyHead这个节点的元素是根本不存在的，对于用户来讲也是根本没用意义的，这只是为了编写逻辑方便，dummyHead就是第一个节点的前一个节点的。 类比循环队列，浪费一个空间。

如何将存储666元素的node节点放入到索引为2的地方。即这里面的节点4。使用虚拟头节点的关键是找到index这个索引位置的元素之前的那个节点。因为prev的位置是用dummyHead位置开始遍历的。

执行for循环，当i=0的时候，执行prev = prev.next;此时prev的位置在索引为0的地方。

执行for循环，当i=1的时候，执行prev = prev.next;此时prev的位置在索引为1的地方。

此时执行创建一个node节点，然后将元素666存储到节点node中，Node node = new Node(e);然后将node.next = prev.next;

然后再执行prev.next = node;然后维护size的大小。

此时，就完成了将存储666元素的节点node插入到链表中了。

代码案例，如下所示：

  1 package com.company.linkedlist;
  2 
  3 /**
  4  * 链表结构的创建，链表是一种线性的数据结构
  5  *
  6  * @ProjectName: dataConstruct
  7  * @Package: com.company.linkedlist
  8  * @ClassName: LinkedList
  9  * @Author: biehl
 10  * @Description: ${description}
 11  * @Date: 2020/3/2 14:42
 12  * @Version: 1.0
 13  */
 14 public class LinkedList<E> {
 15 
 16 
 17     // 链表是由一个一个节点组成
 18     private class Node {
 19         // 设置公有的，可以让外部类进行修改和设置值
 20         public E e;// 成员变量e存放元素
 21         public Node next;// 成员变量next指向下一个节点，指向Node的一个引用
 22 
 23         /**
 24          * 含参构造函数
 25          *
 26          * @param e
 27          * @param next
 28          */
 29         public Node(E e, Node next) {
 30             this.e = e;
 31             this.next = next;
 32         }
 33 
 34         /**
 35          * 无参构造函数
 36          */
 37         public Node() {
 38             this(null, null);
 39         }
 40 
 41         /**
 42          * 如果用户只传了e，那么可以调用含参构造函数，将next指定为null
 43          *
 44          * @param e
 45          */
 46         public Node(E e) {
 47             this(e, null);
 48         }
 49 
 50         /**
 51          * @return
 52          */
 53         @Override
 54         public String toString() {
 55             return "Node{" +
 56                     "e=" + e.toString() +
 57                     ", next=" + next +
 58                     '}';
 59         }
 60     }
 61 
 62 
 63     private Node dummyHead;// Node类型的变量dummyHead，虚拟头节点
 64     private int size;// 链表要存储一个一个元素，肯定有大小，记录链表有多少元素
 65 
 66     /**
 67      * 无参的构造函数
 68      */
 69     public LinkedList() {
 70         // 虚拟头节点的元素是null空，初始化的时候next的值也为null空。
 71         dummyHead = new Node(null, null);// 初始化一个链表，虚拟头节点dummyHead是一个节点。
 72         // 链表大小是0，此时对于一个空的链表来说，是存在一个节点的，虚拟头节点。
 73         size = 0;// 大小size为0
 74     }
 75 
 76     /**
 77      * 获取链表的大小，获取链表中的元素个数
 78      *
 79      * @return
 80      */
 81     public int getSize() {
 82         return size;
 83     }
 84 
 85     /**
 86      * 判断返回链表是否为空
 87      *
 88      * @return
 89      */
 90     public boolean isEmpty() {
 91         return size == 0;
 92     }
 93 
 94     /**
 95      * 在链表头部添加新的元素e
 96      *
 97      * @param e
 98      */
 99     public void addFirst(E e) {
100 //        // 创建一个新的节点，然后将元素传入进去即将元素写入到节点上面。
101 //        Node node = new Node(e);
102 //        // 将新的节点的下一个节点指向head头部节点。
103 //        node.next = head;
104 //        // 然后将node这个新的节点指向head节点。
105 //        head = node;
106 
107         // 上面三行代码，可以使用下面一行代码书写。
108         // 首先，创建一个Node节点，将元素e传入第一个参数，将这个元素直接指向链表的head即参数二。
109         // 然后，将这个Node赋值给head头部节点。
110 //        head = new Node(e, head);
111 //
112 //        // 维护size的长度，让size自增
113 //        size++;
114 
115         // 复用add方法，在0的索引位置，添加一个元素。
116         add(0, e);
117     }
118 
119     /**
120      * 在链表的index(0-based)索引位置添加新的元素e
121      * <p>
122      * 要将元素e插入到索引index这个位置，就需要找到当我们插入新元素节点之后这个节点之前的那个节点是谁。
123      * <p>
124      * 如何将新的节点插入到正确的位置呢？
125      * 那么就必须要找到当我们插入新的元素节点之后这个节点之前的那个节点是谁。
126      * 相应的，之前的那个节点要prev，prev初始化是和head在一个位置的，
127      * 我们要找到新的元素的节点之前的那个节点应该是谁，
128      * 我就直接把之前的那个节点的next指向新的元素的节点，
129      * 新的元素的节点的next指向它之前的那个节点的之后的这个节点，
130      * 就完成了这个插入操作了。
131      *
132      * @param index
133      * @param e
134      */
135     public void add(int index, E e) {
136         // 如果指定的索引位置不符合要求，抛出异常
137         // 切记，index是可以取到size，在链表的尾部添加一个元素
138         if (index < 0 || index > size) {
139             throw new IllegalArgumentException("Add failed. Illegal index.");
140         }
141 
142 
143         // prev初始化位置和dummyHead位置一样，循环的目的是搜索插入新元素节点之前的那个节点是谁。
144 
145         // 创建一个Node节点prev，初始化的时候指向dummyHead虚拟头节点。
146         // 注意，dummyHead节点在开始的时候指向的是0这个索引位置的元素它之前的那个节点。
147         Node prev = dummyHead;
148 
149         // 注意，我们要找的位置是index这个索引位置的元素它前一个位置相应的节点。
150 
151         // 考虑，如何在索引2的位置插入一个元素。
152         // 0   1   2   3，这个是在index-1的位置新增节点。
153         // 虚拟头节点   0   1   2   3，这个是在index的位置新增节点。
154         // 循环的目的是搜索插入新元素节点之前的那个节点是谁。
155         for (int i = 0; i < index; i++) {
156             // 将当前prev存储的节点的下一个节点放入到prev变量中。
157             // 从0开始遍历，将prev的下一个节点prev.next指向prev，即prev向后移动，
158             // 直到找到待插入节点的前一个节点的位置。此时，执行循环外的代码了。
159             prev = prev.next;
160         }
161 
162 //            // 此时，移动到了index-1这个位置，找到了待插入节点的前一个节点
163 //            // 创建新元素的节点
164 //            Node node = new Node(e);
165 //            // 将新元素的节点的下一个节点指向待插入节点的前一个节点的下一个节点的位置。
166 //            node.next = prev.next;
167 //            // 将待插入节点的前一个节点的下一个节点指向新元素的节点。此时将新元素节点挂在链表中了。
168 //            prev.next = node;
169 
170         // 一行代码，牛逼的替换上面的三行代码
171         // 首先，创建新元素e的Node节点，这个节点指向待插入节点的前一个节点的下一个节点的位置prev.next。
172         // 然后将新元素节点，指向待插入元素的节点的前一个节点，即待插入元素的前一个节点指向待插入元素的节点。
173         // new Node(e prev.next)，创建节点，元素是e，指向prev.next，然后将prev.next指向创建的节点。
174         prev.next = new Node(e, prev.next);
175 
176         // 维护size大小
177         size++;
178 
179     }
180 
181     /**
182      * 在链表末尾添加新的元素e
183      *
184      * @param e
185      */
186     public void addLast(E e) {
187         // 在size位置添加新的元素
188         add(size, e);
189     }
190 }

7、链表元素的删除操作，使用有dummyHead虚拟头节点的链表。现在需要删除索引为2位置的元素。

执行for (int i = 0; i < index; i++)循环，当i=0的时候，执行prev = prev.next;此时prev的位置在索引为0的节点上。

执行for (int i = 0; i < index; i++)循环，当i=1的时候，执行prev = prev.next;此时prev的位置在索引为1的节点上。

执行for (int i = 0; i < index; i++)循环，当i=2的时候，2不小于索引index=2，所以循环结束。即此时，找到待删除那个元素节点的前一个节点元素。

找到待删除元素节点之前的那个元素节点之后,prev.next就是待删除元素的节点，待删除元素的节点称为delNode。此时执行prev.next = delNode.next，换句话说，此时链表变成了这样的。

此时，索引为1的prev节点直接指向了索引为3的节点，也就是说索引为1的prev节点直接跳过了它原本的next节点，指向了它原本next节点的next节点，也就是我们delNode这个节点的next节点，这样操作完以后，就将索引为2的节点跳过去了，从某种意义上来讲，其实就等同于把索引为2的节点从链表中删除了，当然，这里为了方便jvm能够回收这个空间， 我们还应该手动让索引为2的这个节点位置的next和链表脱离出去，即让delNode这个节点的next指向NULL空即可。

具体代码，如下所示：

 

  1 package com.linkedlist;
  2 
  3 /**
  4  * @ProjectName: dataConstruct
  5  * @Package: com.linkedlist
  6  * @ClassName: LinkedList
  7  * @Author: biehl
  8  * @Description: ${description}
  9  * @Date: 2020/3/14 11:51
 10  * @Version: 1.0
 11  */
 12 public class LinkedList<E> {
 13 
 14     // 链表是由一个一个节点组成
 15     private class Node {
 16         // 设置公有的，可以让外部类进行修改和设置值
 17         public E e;// 成员变量e存放元素
 18         public Node next;// 成员变量next指向下一个节点，指向Node的一个引用
 19 
 20         /**
 21          * 含参构造函数
 22          *
 23          * @param e
 24          * @param next
 25          */
 26         public Node(E e, Node next) {
 27             this.e = e;
 28             this.next = next;
 29         }
 30 
 31         /**
 32          * 无参构造函数
 33          */
 34         public Node() {
 35             this(null, null);
 36         }
 37 
 38         /**
 39          * 如果用户只传了e，那么可以调用含参构造函数，将next指定为null
 40          *
 41          * @param e
 42          */
 43         public Node(E e) {
 44             this(e, null);
 45         }
 46 
 47         /**
 48          * @return
 49          */
 50 //        @Override
 51 //        public String toString() {
 52 //            return "Node{" +
 53 //                    "e=" + e.toString() +
 54 //                    ", next=" + next +
 55 //                    '}';
 56 //        }
 57     }
 58 
 59 
 60     private Node dummyHead;// Node类型的变量dummyHead，虚拟头节点
 61     private int size;// 链表要存储一个一个元素，肯定有大小，记录链表有多少元素
 62 
 63     /**
 64      * 无参的构造函数
 65      */
 66     public LinkedList() {
 67         // 虚拟头节点的元素是null空，初始化的时候next的值也为null空。
 68         dummyHead = new Node(null, null);// 初始化一个链表，虚拟头节点dummyHead是一个节点。
 69         // 链表大小是0，此时对于一个空的链表来说，是存在一个节点的，虚拟头节点。
 70         size = 0;// 大小size为0
 71     }
 72 
 73     /**
 74      * 获取链表的大小，获取链表中的元素个数
 75      *
 76      * @return
 77      */
 78     public int getSize() {
 79         return size;
 80     }
 81 
 82     /**
 83      * 判断返回链表是否为空
 84      *
 85      * @return
 86      */
 87     public boolean isEmpty() {
 88         return size == 0;
 89     }
 90 
 91     /**
 92      * 在链表头部添加新的元素e
 93      *
 94      * @param e
 95      */
 96     public void addFirst(E e) {
 97 //        // 创建一个新的节点，然后将元素传入进去即将元素写入到节点上面。
 98 //        Node node = new Node(e);
 99 //        // 将新的节点的下一个节点指向head头部节点。
100 //        node.next = head;
101 //        // 然后将node这个新的节点指向head节点。
102 //        head = node;
103 
104         // 上面三行代码，可以使用下面一行代码书写。
105         // 首先，创建一个Node节点，将元素e传入第一个参数，将这个元素直接指向链表的head即参数二。
106         // 然后，将这个Node赋值给head头部节点。
107 //        head = new Node(e, head);
108 //
109 //        // 维护size的长度，让size自增
110 //        size++;
111 
112         // 复用add方法，在0的索引位置，添加一个元素。
113         add(0, e);
114     }
115 
116     /**
117      * 在链表的index(0-based)索引位置添加新的元素e
118      * <p>
119      * 要将元素e插入到索引index这个位置，就需要找到当我们插入新元素节点之后这个节点之前的那个节点是谁。
120      * <p>
121      * 如何将新的节点插入到正确的位置呢？
122      * 那么就必须要找到当我们插入新的元素节点之后这个节点之前的那个节点是谁。
123      * 相应的，之前的那个节点要prev，prev初始化是和head在一个位置的，
124      * 我们要找到新的元素的节点之前的那个节点应该是谁，
125      * 我就直接把之前的那个节点的next指向新的元素的节点，
126      * 新的元素的节点的next指向它之前的那个节点的之后的这个节点，
127      * 就完成了这个插入操作了。
128      *
129      * @param index
130      * @param e
131      */
132     public void add(int index, E e) {
133         // 如果指定的索引位置不符合要求，抛出异常
134         // 切记，index是可以取到size，在链表的尾部添加一个元素
135         if (index < 0 || index > size) {
136             throw new IllegalArgumentException("Add failed. Illegal index.");
137         }
138 
139 
140         // prev初始化位置和dummyHead位置一样，循环的目的是搜索插入新元素节点之前的那个节点是谁。
141 
142         // 创建一个Node节点prev，初始化的时候指向dummyHead虚拟头节点。
143         // 注意，dummyHead节点在开始的时候指向的是0这个索引位置的元素它之前的那个节点。
144         Node prev = dummyHead;
145 
146         // 注意，我们要找的位置是index这个索引位置的元素它前一个位置相应的节点。
147 
148         // 考虑，如何在索引2的位置插入一个元素。
149         // 案例一、0   1   2   3，这个是在index-1的位置新增节点。
150         // 案例二、虚拟头节点   0   1   2   3，这个是在index的位置新增节点。
151         // 循环的目的是搜索插入新元素节点之前的那个节点是谁。
152         for (int i = 0; i < index; i++) {
153             // 将当前prev存储的节点的下一个节点放入到prev变量中。
154             // 从0开始遍历，将prev的下一个节点prev.next指向prev，即prev向后移动，
155             // 直到找到待插入节点的前一个节点的位置。此时，执行循环外的代码了。
156             prev = prev.next;
157         }
158 
159 //            // 此时，移动到了index-1这个位置，找到了待插入节点的前一个节点
160 //            // 创建新元素的节点
161 //            Node node = new Node(e);
162 //            // 将新元素的节点的下一个节点指向待插入节点的前一个节点的下一个节点的位置。
163 //            node.next = prev.next;
164 //            // 将待插入节点的前一个节点的下一个节点指向新元素的节点。此时将新元素节点挂在链表中了。
165 //            prev.next = node;
166 
167         // 一行代码，牛逼的替换上面的三行代码
168         // 首先，创建新元素e的Node节点，这个节点指向待插入节点的前一个节点的下一个节点的位置prev.next。
169         // 然后将新元素节点，指向待插入元素的节点的前一个节点，即待插入元素的前一个节点指向待插入元素的节点。
170         // new Node(e prev.next)，创建节点，元素是e，指向prev.next，然后将prev.next指向创建的节点。
171         prev.next = new Node(e, prev.next);
172 
173         // 维护size大小
174         size++;
175     }
176 
177     /**
178      * 在链表末尾添加新的元素e
179      *
180      * @param e
181      */
182     public void addLast(E e) {
183         // 在size位置添加新的元素
184         add(size, e);
185     }
186 
187 
188     /**
189      * 获取链表的第index个位置的元素
190      * <p>
191      * 查询和修改都是获取到该索引位置的元素，这里就不画图了，画图造成博客打开太慢了，
192      * 类比上面的添加操作，根据for循环一步一步走，肯定可以理解的。
193      *
194      * @param index
195      * @return
196      */
197     public E get(int index) {
198         // 如果索引小于零，或者大于等于size的时候，就抛出异常
199         if (index < 0 || index >= size) {
200             throw new IllegalArgumentException("Get failed. Illegal index.");
201         }
202 
203         // 遍历链表是需要遍历链表的每一个元素
204         // 从索引为零的地方开始遍历，即从虚拟头节点的下一个节点位置开始遍历的
205         Node current = dummyHead.next;
206         // 循环遍历，循环遍历的过程执行index次，获取到index索引位置的元素
207         for (int i = 0; i < index; i++) {
208             // 每次循环将获取到的下一个节点的元素替换上一次循环遍历的元素内容，
209             // 最后获得是最终index索引位置的元素。
210             current = current.next;
211         }
212         // 最终获取到的current.e就是我们想要获取到的元素
213         return current.e;
214     }
215 
216     /**
217      * 获取到链表的第一个元素
218      *
219      * @return
220      */
221     public E getFirst() {
222         return get(0);
223     }
224 
225     /**
226      * 获取到最后一个节点的元素
227      *
228      * @return
229      */
230     public E getLast() {
231         return get(size - 1);
232     }
233 
234     /**
235      * 修改链表的第index个位置的元素为e
236      *
237      * @param index 元素index
238      * @param e     将新元素替换index索引位置的元素
239      */
240     public void set(int index, E e) {
241         // 如果索引小于零，或者大于等于size的时候，就抛出异常
242         if (index < 0 || index >= size) {
243             throw new IllegalArgumentException("Update failed. Illegal index.");
244         }
245 
246         // 从索引为零的地方开始遍历，即从虚拟头节点的下一个节点位置开始遍历的
247         Node current = dummyHead.next;
248         // 循环遍历，此次遍历是找到index位置的元素
249         for (int i = 0; i < index; i++) {
250             current = current.next;
251         }
252 
253         // 此时，找到了index索引位置的元素.
254         // 然后将新的元素替换之前index索引位置的元素即可。
255         current.e = e;
256     }
257 
258     /**
259      * 查找链表中是否有元素e
260      *
261      * @param e
262      * @return
263      */
264     public boolean contains(E e) {
265         Node current = dummyHead.next;
266         // 循环遍历，从索引为0开始到链表长度size
267 //        for (int i = 0; i < size - 1; i++) {
268 //            // 每次循环，将下一个节点的元素替换上一个节点的元素
269 //            current = current.next;
270 //            // 如果该元素和参数元素相等，就返回true，否则返回false
271 //            if (current.e == e) {
272 //                return true;
273 //            }
274 //        }
275 
276         // 使用while循环，当第一个元素的内容不为空的时候，就进行判断
277         while (current != null) {
278             // 如果该元素和参数元素相等，就返回true，否则返回false
279             if (current.e.equals(e)) {
280                 return true;
281             }
282             current = current.next;
283         }
284         return false;
285     }
286 
287     @Override
288     public String toString() {
289         StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
290         // 使用while循环进行循环
291 //        Node current = dummyHead.next;
292 //        while (current != null) {
293 //            stringBuilder.append(current + "->");
294 //            current = current.next;
295 //        }
296 
297         // 使用for循环进行链表的循环
298         for (Node current = dummyHead.next; current != null; current = current.next) {
299             stringBuilder.append(current.e + "->");
300         }
301         stringBuilder.append("NULL");
302         return stringBuilder.toString();
303     }
304 
305 
306     /**
307      * 从链表中删除索引index位置的元素，返回删除的元素
308      *
309      * @param index
310      * @return
311      */
312     public E remove(int index) {
313         // 如果索引小于零，或者大于等于size的时候，就抛出异常
314         if (index < 0 || index >= size) {
315             throw new IllegalArgumentException("Update failed. Illegal index.");
316         }
317 
318         // prev初始化位置和dummyHead位置一样，循环的目的是搜索插入新元素节点之前的那个节点是谁。
319         // 创建一个Node节点prev，初始化的时候指向dummyHead虚拟头节点。
320         // 注意，dummyHead节点在开始的时候指向的是0这个索引位置的元素它之前的那个节点。
321         Node prev = dummyHead;
322         // 循环遍历，找到待删除元素节点的前一个节点位置
323         for (int i = 0; i < index; i++) {
324             // 案例，删除索引为2节点的元素。
325             // i =0的时候，prev循环走到了索引为0的位置，prev的起始位置是dummyHead的位置
326             // i =1的时候，prev循环走到了索引为1的位置。
327             // i =2的时候，2不小于2，循环结束。
328             prev = prev.next;
329         }
330 
331         // 循环结束，prev保存的就是待删除元素节点的前一个节点元素。
332 
333         // 保存待删除元素
334         Node resultNode = prev.next;
335 
336         // 将待删除元素节点的前一个节点的next指向待删除元素节点的next节点位置上。
337         prev.next = resultNode.next;
338 
339         // 将待删除元素节点置空，方便垃圾回收。将此节点和链表脱离关系。
340         resultNode.next = null;
341         // 维护size的大小
342         size--;
343         return resultNode.e;
344     }
345 
346     /**
347      * 从链表中删除第一个元素，返回删除的元素
348      *
349      * @return
350      */
351     public E removeFirst() {
352         return remove(0);
353     }
354 
355     /**
356      * 删除链表中最后一个元素，返回删除的元素
357      *
358      * @return
359      */
360     public E removeLast() {
361         return remove(size - 1);
362     }
363 
364     // 从链表中删除元素e
365     public void removeElement(E e) {
366 
367         Node prev = dummyHead;
368         while (prev.next != null) {
369             if (prev.next.e.equals(e))
370                 break;
371             prev = prev.next;
372         }
373 
374         if (prev.next != null) {
375             Node delNode = prev.next;
376             prev.next = delNode.next;
377             delNode.next = null;
378             size--;
379         }
380     }
381 
382     public static void main(String[] args) {
383         LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<Integer>();
384         // 链表元素的添加
385         for (int i = 0; i < 5; i++) {
386             // linkedList.add(i, i * i);
387             linkedList.addFirst(i);
388             System.out.println("链表元素的添加: " + linkedList.toString());
389         }
390 
391         System.out.println();
392         // 链表的查询
393         for (int i = 0; i < linkedList.size; i++) {
394             System.out.println("链表的查询: " + linkedList.get(i));
395         }
396 
397         System.out.println();
398         // 链表的修改
399         linkedList.set(3, 111);
400         System.out.println(linkedList.toString());
401 
402         // 链表元素的删除
403         linkedList.remove(1);
404         System.out.println(linkedList.toString());
405 
406         // 链表元素的删除
407         linkedList.removeElement(2);
408         System.out.println(linkedList.toString());
409     }
410 }

 

 

作者：别先生

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