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关注上篇教程给大家分享了单链表的概念,以及如何用 Java 实现一个单链表的结构:数据结构Java实现:单链表。单链表是最基础的一种链表结构,在实际开发中的使用有一些局限性,比如只能单向往后查找节点,如果需要找到某元素的前驱节点,单链表是无法实现的,今天来给大家分享另外两个复杂一些的链表结构:循环链表和双向链表。
循环链表
循环链表本质上就是一种单链表,两者的不同之处在于链表中最后一个节点的指针指向哪里,在单链表中,末尾节点的指针指向空,如下图所示。
第一个元素 a 的指针指向 1008,即第二个元素 b 的首地址,b 的指针指向第三个元素 c 的内存地址 1020,没有第四个元素,所以 c 的指针指向空。
而在循环链表中,末尾节点的指针指向首节点,形成一个闭环,所以它叫循环链表,应该很好理解,如下图所示。
接下来用 Java 实现一个循环链表的结构,只需要在原有单链表的基础上稍作修改即可,如下所示。
package com.southwind.link;public class Node { //数据 public Object data; //下一个节点 public Node next; public Node(Object data){ this.data = data; }}
package com.southwind.link;public class LoopLinkedList { public int size; public Node head; /** * 添加元素 * @param obj * @return */ public Node add(Object obj){ Node newNode = new Node(obj); if(size == 0){ head = newNode; head.next = head; }else{ Node target = head; while(target.next!=head){ target = target.next; } target.next = newNode; newNode.next = head; } size++; return newNode; } /** * 在指定位置插入元素 * @return */ public Node insert(int index,Object obj){ if(index >= size){ return null; } Node newNode = new Node(obj); if(index == 0){ newNode.next = head; head = newNode; }else{ Node target = head; Node previous = head; int pos = 0; while(pos != index){ previous = target; target = target.next; pos++; } previous.next = newNode; newNode.next = target; } size++; return newNode; } /** * 删除链表头部元素 * @return */ public Node removeHead(){ if(size > 0){ Node node = head; Node target = head; while(target.next!=head){ target = target.next; } head = head.next; target.next = head; size--; return node; }else{ return null; } } /** * 删除指定位置元素 * @return */ public Node remove(int index){ if(index >= size){ return null; } Node result = head; if(index == 0){ head = head.next; }else{ Node target = head; Node previous = head; int pos = 0; while(pos != index){ previous = target; target = target.next; pos++; } previous.next = target.next; result = target; } size--; return result; } /** * 删除指定元素 * @return */ public Node removeNode(Object obj){ Node target = head; Node previoust = head; if(obj.equals(target.data)){ head = head.next; size--; }else{ while(target.next!=null){ if(obj.equals(target.next.data)){ previoust = target; target = target.next; size--; break; }else{ target = target.next; previoust = previoust.next; } } previoust.next = target.next; } return target; } /** * 返回指定元素 * @return */ public Node findNode(Object obj){ Node target = head; while(target.next!=null){ if(obj.equals(target.data)){ return target; }else{ target = target.next; } } return null; } /** * 输出链表元素 */ public void show(){ if(size > 0){ Node node = head; int length = size; System.out.print("["); while(length > 0){ if(length == 1){ System.out.print(node.data); }else{ System.out.print(node.data+","); } node = node.next; length--; } System.out.println("]"); }else{ System.out.println("[]"); } }}
双向链表
双向链表是相对单链表来讲的,区别在于单链表中只有一个指针指向下一个节点,是单向连接的,只能从当前节点访问它的后继节点。而双向链表顾名思义是双向连接的,既可以从当前节点访问到后继节点,也可以访问到前驱节点,所以在双向链表中有两个指针,一个叫做后继指针,指向下一个节点,另一个叫做前驱指针,指向它的上一个节点,双向链表的结构如下图所示。
双向链表相比于单链表会占用更多的内存空间,因为多了一个指针来存储前驱节点的内存地址。虽然如此,但是在某些操作上,相比于单链表,双向链表可以极大地提升效率。
比如要删除链表中的某个节点,那么我们就需要获取到目标节点的前驱节点,然后将前驱节点的指针指向目标节点的下一个节点,如下图所示。
如上所示,删除节点必须先找到其前驱节点,在单链表中是不会记录元素的前驱节点的,所以必须从头开始遍历链表,直到找到目标节点的前驱节点,时间复杂度为 O(n)。
如果是双向链表的结构,每一个节点都会记录其前驱节点,可直接获取,所以此时的时间复杂度为 O(1)。
搞清楚了双向链表的概念,接下来我们用 Java 来实现双向链表的结构。
package com.southwind.link;public class DoubleNode { //数据 public Object data; //下一个节点 public DoubleNode next; //上一个节点 public DoubleNode previous; public DoubleNode(Object data){ this.data = data; }}
package com.southwind.link;public class DoubleLinkedList { public int size; public DoubleNode head; /** * 添加元素 * @param obj * @return */ public DoubleNode add(Object obj){ DoubleNode newNode = new DoubleNode(obj); if(size == 0){ head = newNode; }else{ DoubleNode target = head; while(target.next!=null){ target = target.next; } target.next = newNode; newNode.previous = target; } size++; return newNode; } /** * 在指定位置插入元素 * @return */ public DoubleNode insert(int index,Object obj){ if(index >= size){ return null; } DoubleNode newNode = new DoubleNode(obj); if(index == 0){ newNode.next = head; head.previous = newNode; head = newNode; }else{ DoubleNode target = head; int pos = 0; while(pos != index){ target = target.next; pos++; } newNode.previous = target.previous; newNode.previous.next = newNode; newNode.next = target; } size++; return newNode; } /** * 删除链表头部元素 * @return */ public DoubleNode removeHead(){ if(size > 0){ DoubleNode node = head; head = head.next; size--; return node; }else{ return null; } } /** * 删除指定位置元素 * @return */ public DoubleNode remove(int index){ if(index >= size){ return null; } DoubleNode result = head; if(index == 0){ DoubleNode node = head; head = head.next; }else{ DoubleNode target = head; int pos = 0; while(pos != index){ target = target.next; pos++; } target.previous.next = target.next; } size--; return result; } /** * 删除指定元素 * @return */ public DoubleNode removeNode(Object obj){ DoubleNode target = head; if(obj.equals(target.data)){ DoubleNode node = head; head = head.next; size--; }else{ while(target.next!=null){ if(obj.equals(target.data)){ target.previous.next = target.next; size--; break; } target = target.next; } } return target; } /** * 返回指定元素 * @return */ public DoubleNode findNode(Object obj){ DoubleNode target = head; while(target.next!=null){ if(obj.equals(target.data)){ return target; }else{ target = target.next; } } if(target.next==null && obj.equals(target.data)){ return target; } return null; } /** * 输出链表元素 */ public void show(){ if(size > 0){ DoubleNode node = head; int length = size; System.out.print("["); while(length > 0){ if(length == 1){ System.out.print(node.data); }else{ System.out.print(node.data+","); } node = node.next; length--; } System.out.println("]"); }else{ System.out.println("[]"); } }}
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