//单链表类
package dataStructure.linearList;
import dataStructure.linearList.Node; //导入单链表结点类
import java.util.Iterator; //导入迭代器接口
public class SinglyLinkedList<E> extends AbstractList<E> implements LList<E> //单链表类，实现线性表接口
{
protected Node<E> head; //头指针，指向单链表第1个结点
public SinglyLinkedList() //构造空单链表
{
this.head = null;
}
public SinglyLinkedList(Node<E> head) //构造指定头指针的单链表
{
this.head = head;
}
public boolean isEmpty() //判断单链表是否为空，O(1)
{
return this.head==null;
}
public int length() //返回单链表长度
{ //单链表遍历算法，O(n)
int i=0;
Node<E> p=this.head;
while (p!=null)
{
i++;
p = p.next;
}
return i;
}
public E get(int index) //返回序号为index的对象，index初值为0
{ //若单链表空或序号错误返回null，O(n)
if (this.head!=null && index>=0)
{
int j=0;
Node<E> p=this.head;
while (p!=null && j<index)
{
j++;
p = p.next;
}
if (p!=null)
return (E)p.data;
}
return null;
}
public E set(int index, E element) //设置序号为index的对象为element，O(n)
{ //若操作成功返回原对象，否则返回null
if (this.head!=null && index>=0 && element!=null)
{
int j=0;
Node<E> p=this.head;
while (p!=null && j<index)
{
j++;
p = p.next;
}
if (p!=null)
{
E old = (E)p.data;
p.data = element;
return old; //若操作成功返回原对象
}
}
return null; //操作不成功
}
public boolean add(int index, E element) //插入element对象，插入后对象序号为index
{ //若操作成功返回true，O(n)
if (element==null)
return false; //不能添加空对象（null）
if (this.head==null || index<=0) //头插入
this.head = new Node<E>(element, this.head);
else //单链表不空且index>=1
{
int j=0;
Node<E> p=this.head;
while (p.next!=null && j<index-1) //寻找插入位置
{
j++;
p = p.next;
}
p.next = new Node<E>(element, p.next);//中间/尾插入
}
return true;
}
public boolean add(E element) //在单链表最后添加对象，重载，O(n)
{
return add(Integer.MAX_VALUE, element);
}
public E remove(int index) //移去序号为index的对象，O(n)
{ //若操作成功返回被移去对象，否则返回null
E old = null;
if (this.head!=null && index>=0)
if (index==0) //头删除
{
old = (E)this.head.data;
this.head = this.head.next;
}
else //中间/尾删除
{
int j=0;
Node<E> p=this.head;
while (p.next!=null && j<index-1) //定位到待删除结点的前驱结点
{
j++;
p = p.next;
}
if (p.next!=null)
{
old = (E)p.next.data; //操作成功，返回原对象
p.next = p.next.next; //删除p的后继结点
}
}
return old;
}
public void clear() //清空单链表，O(1)
{
this.head = null;
}
public String toString() //返回显示单链表所有元素值对应的字符串
{ //单链表遍历算法，O(n)
String str="(";
Node<E> p = this.head;
while (p!=null)
{
str += p.data.toString();
p = p.next;
if (p!=null)
str += ", ";
}
return str+")";
}
//以上实现LList接口，第2章
//以下2.4 迭代器内容
public Iterator<E> iterator() //返回一个迭代器对象
{
return new Itr();
}
private class Itr implements Iterator<E> //私有内部类，实现迭代器接口
{
private Node<E> cursor = head;
public boolean hasNext() //若有后继元素，返回true
{
return cursor!=null && cursor.next!=null;
}
public E next() //返回后继元素
{
if (cursor != null && cursor.next!=null)
{
E element = cursor.next.data;
cursor = cursor.next;
return element;
}
return null;
}
public void remove() //不支持该操作
{
throw new UnsupportedOperationException();
}
}//内部类Itr结束
//以下第8章 8.2.1 顺序查找，散列表中用
public Node<E> search(E element, Node<E> start) //从单链表结点start开始顺序查找指定对象
{ //若查找成功返回结点，否则返回null
if (this.head==null || element==null)
return null;
Node<E> p=start;
while (p!=null && !element.equals(p.data))
{
System.out.print(p.data+"? ");
p = p.next;
}
return p;
}
public Node<E> search(E element) //顺序查找指定对象
{
return search(element, head);
}
/*
public boolean contain(E element) //以查找结果判断单链表是否包含指定对象
{ //若包含返回true，否则返回false
return this.search(element)!=null;
}
*/
public boolean remove(E element) //移去首次出现的指定对象，O(n)
{ //若操作成功返回true
if (this.head==null || element==null)
return false;
if (element.equals(this.head.data))
{
this.head = this.head.next; //头删除
return true;
}
Node<E> front=this.head, p=front.next; //中间/尾删除
while (p!=null && !element.equals(p.data))
{
front = p;
p=p.next;
}
if (p!=null)
{
front.next = p.next;
return true;
}
return false;
}
//以下是第2章习题
public SinglyLinkedList(E[] element) //由指定数组中的多个对象构造单链表
{
this.head = null;
if (element!=null && element.length>0)
{
this.head = new Node(element[0]);
Node<E> rear=this.head;
int i=1;
while (i<element.length)
{
rear.next = new Node(element[i++]);
rear = rear.next;
}
}
}
public void concat(SinglyLinkedList list) //将指定单链表list链接在当前单链表之后
{
if (this.head==null)
this.head = list.head;
else
{
Node<E> p=this.head;
while (p.next!=null)
p = p.next;
p.next = list.head;
}
}
public SinglyLinkedList(SinglyLinkedList<E> list) //以单链表list构造新的单链表
{ //复制单链表
this.head = null;
if (list!=null && list.head!=null)
{
this.head = new Node(list.head.data);
Node<E> p = list.head.next;
Node<E> rear = this.head;
while (p!=null)
{
rear.next = new Node<E>(p.data);
rear = rear.next;
p = p.next;
}
}
}
//递归方法
// public SinglyLinkedList(SinglyLinkedList<E> list) //以单链表list构造新的单链表
public void copy(SinglyLinkedList<E> list) //复制单链表
{
this.head = copy(list.head);
}
private Node<E> copy(Node<E> p) //复制单链表，递归方法
{
Node<E> q=null;
if (p!=null)
{
q = new Node(p.data);
q.next = copy(p.next);
}
return q;
}
/*//递归方法
public String toString()
{
return "("+ this.toString(this.head) +")";
}
public String toString(Node<E> p) //递归方法
{
if (p!=null)
return p.data.toString() + ", " + this.toString(p.next); //递归调用
return "";
}
public SinglyLinkedList(E[] element) //由指定数组中的多个对象构造单链表
{
this.head = null;
if (element!=null)
this.head = create(element,0);
}
private Node<E> create(E[] element, int i) //由指定数组构造单链表
{ //递归方法
Node<E> p=null;
if (i<element.length)
{
p = new Node(element[i]);
p.next = create(element, i+1);
}
return p;
}
*/
public boolean equals(Object obj) //比较两条单链表是否相等
{
if (obj == this)
return true;
if (obj instanceof SinglyLinkedList)
{
SinglyLinkedList list = (SinglyLinkedList)obj;
return equals(this.head, list.head);
}
return false;
}
private boolean equals(Node<E> p, Node<E> q) //比较两条单链表是否相等，递归方法
{
if (p==null && q==null)
return true;
if (p!=null && q!=null)
return p.data.equals(q.data) && equals(p.next, q.next);
return false;
}
//以下是第8章习题
public boolean replace(Object obj, E element)//将元素值为obj的结点值替换为element，O(n)
{ //若替换成功返回true，否则返回false
if (obj==null || element==null)
return false;
Node<E> p=this.head;
while (p!=null)
{
if (obj.equals(p.data))
{
p.data = element;
return true;
}
p = p.next;
}
return false;
}
public boolean replaceAll(Object obj, E element) //将所有元素值为obj的结点值替换为element，O(n)
{ //若替换成功返回true，否则返回false
boolean done=false;
if (obj!=null && element!=null)
{
Node<E> p=this.head;
while (p!=null)
{
if (obj.equals(p.data))
{
p.data = element;
done = true;
}
p = p.next;
}
}
return done;
}
public boolean removeAll(Object obj) //将所有元素值为obj的结点删除
{
if (this.head==null || obj==null)
return false;
boolean done=false;
while (this.head!=null && obj.equals(this.head.data))
{
this.head = this.head.next; //头删除
done = true;
}
Node<E> front=this.head, p=front.next;
while(p!=null)
{
if (obj.equals(p.data))
{
front.next = p.next; //删除p结点
p = front.next;
done = true;
}
else
{
front = p;
p = p.next;
}
}
return done;
}
public static void main(String[] args)
{
String[] letters={"A","B","C","D","E","F"};
SinglyLinkedList<String> list1 = new SinglyLinkedList<String>(letters);
SinglyLinkedList<String> list2 = new SinglyLinkedList<String>(list1);
list2.copy(list1);
System.out.println(list2.toString());
System.out.println("equals()， "+list2.equals(list1));
}
}
/*
程序运行结果如下：
(A, B, C, D, E, F)
*/
/* 第2章 //可行，但效率低，时间复杂度是O(n*n)。
public String toString()
{
String str="{";
if (this.length()!=0)
{
for(int i=0; i<this.length()-1; i++)
str += this.get(i).toString()+", ";
str += this.get(this.length()-1).toString();
}
return str+"}";
}
*/
