Java链表
链表
顺序表性质
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链表不同于顺序表，顺序表底层采用数组作为存储容器，需要分配一块连续且完整的内存空间进行使用，而链表则不需要，它通过一个指针来连接各个分散的结点，形成了一个链状的结构，每个结点存放一个元素，以及一个指向下一个结点的指针，通过这样一个一个相连，最后形成了链表。
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链表不需要申请连续的空间，只需要按照顺序连接即可，虽然物理上可能不相邻，但是在逻辑上依然是每个元素相邻存放的，这样的结构叫做链表（单链表）。
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链表分为带头结点的链表和不带头结点的链表，戴头结点的链表就是会有一个头结点指向后续的整个链表，但是头结点不存放数据：
- 而不带头结点的链表就像上面那样，第一个节点就是存放数据的结点，一般设计链表都会采用带头结点的结构，因为操作更加方便。
链表的基本属性
public class LinkListt<E> 泛型E，因为表中要存的具体数据类型待定
- 以下节点代码可以理解为就是上述图中的一个小圈/一个节点
private static class Node<E> { //结点类，仅供内部使用
E element; //每个结点都存放元素
Node<E> next; //指向下一个结点的引用
//因为链表一个节点需要存储值和指向下个节点(可理解就是指向另一个节点)
public Node(E element) {//通过构造函数赋值
this.element = element;
}
}
private final Node<E> head = new Node<>(null);链表的头结点，用于连接之后的所有结点
链表的插入和删除
插入思路
删除思路
链表插入代码
if (index < 0 || index > size)判断插入的合法性Node<E> prev = head;先找到对应位置的前驱结点(头节点)for (int i = 0; i < index; i++)寻找到需要插入的索引号的前一位Node<E> node = new Node<>(element);创建新的结点,并将需要插入的值用构造方法存储node.next = prev.next;
public void add(E element, int index) {
if (index < 0 || index > size)
throw new IndexOutOfBoundsException("插入位置非法，合法的插入位置为：0 ~ " + size);
Node<E> prev = head; //先找到对应位置的前驱结点
for (int i = 0; i < index; i++)
prev = prev.next;
Node<E> node = new Node<>(element);//创建新的结点,并将需要插入的值用构造方法存储
node.next = prev.next; //先让新的节点指向原本在这个位置上的结点
prev.next = node; //然后让前驱结点指向当前结点
size++; //完事之后一样的，更新size
}
链表删除代码
for (int i = 0; i < index; i++)寻找到需要插入的索引号的前一位prev.next = prev.next.next;直接将删除节点的下一位赋值会前一位的next(此时还未真的删除,因此可以使用prev.next.next)
public E remove(int index) {
if (index < 0 || index > size - 1) //同样的，先判断位置是否合法
throw new IndexOutOfBoundsException("删除位置非法，合法的删除位置为：0 ~ " + (size - 1));
Node<E> prev = head;
for (int i = 0; i < index; i++) //同样需要先找到前驱结点
prev = prev.next;
E e = prev.next.element; //先把待删除结点存放的元素取出来
prev.next = prev.next.next; //可以删了
size--; //记得size--
return e;
}
链表更新代码
public void setElement(int index, E e) {
if (index < 0 || index > size - 1)
throw new IndexOutOfBoundsException("更新位置非法，合法的删除位置为：0 ~ " + (size - 1));
//获取指定位置的原节点
Node<E> node = head;
//同样需要先找到前驱结点
for (int i = 0; i < index; i++) node = node.next;//需要到达更新节点的前一节点
node.next.element = e;
}
链表查询代码
while (index-- >= 0)while循环搭配node = node.nextindex值依次递减,而节点也会依次指向下一个节点
public E getElement(int index) {
if (index < 0 || index > size - 1)
throw new IndexOutOfBoundsException("非法的位置，合法的位置为：0 ~ " + (size - 1));
Node<E> node = head;
while (index-- >= 0) //这里直接让index减到-1为止
node = node.next;
return node.element;
}
链表toString
@Override
public String toString() {
StringBuilder builder = new StringBuilder();
builder.append("链表长度: ").append(getSize()).append(" ");
Node<E> node = head.next; //从第一个结点开始，一个一个遍历，遍历一个就拼接到字符串上去
builder.append("链表元素: ").append(" ");
while (node != null) {
builder.append(node.element).append(" ");
node = node.next;
}
return builder.toString();
}
}
总代码
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Main代码
import ClassStudy.LinkListt;
import java.util.Scanner;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Scanner input = new Scanner(System.in);
LinkListt<Integer> link = new LinkListt<>();
link.add(10, 0);
link.add(20, 1);
link.add(30, 2);
link.add(40, 3);
link.add(50, 2);
System.out.println("插入后: " + link);
link.remove(2);
System.out.println("删除后: " + link);
link.setElement(0, 50);
System.out.println("更新后: " + link);
System.out.print("输入查询的节点位置: ");
int index = input.nextInt();
System.out.println("查询节点的元素: " + link.getElement(index));
}
}
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LinkList代码
package ClassStudy;
public class LinkListt<E> {
private final Node<E> head = new Node<>(null);//链表的头结点，用于连接之后的所有结点
private int size = 0; //当前的元素数量还是要存一下，方便后面操作
private static class Node<E> { //结点类，仅供内部使用
E element; //每个结点都存放元素
Node<E> next; //指向下一个结点的引用
public Node(E element) {//下一节点的元素;通过构造函数赋值
this.element = element;
}
}
//插入
public void add(E element, int index) {
if (index < 0 || index > size)
throw new IndexOutOfBoundsException("插入位置非法，合法的插入位置为：0 ~ " + size);
Node<E> prev = head; //先找到对应位置的前驱结点
for (int i = 0; i < index; i++)
prev = prev.next;
Node<E> node = new Node<>(element); //创建新的结点
node.next = prev.next; //先让新的节点指向原本在这个位置上的结点
prev.next = node; //然后让前驱结点指向当前结点
size++; //完事之后一样的，更新size
}
//删除
public E remove(int index) {
if (index < 0 || index > size - 1) //同样的，先判断位置是否合法
throw new IndexOutOfBoundsException("删除位置非法，合法的删除位置为：0 ~ " + (size - 1));
Node<E> prev = head;
for (int i = 0; i < index; i++) //同样需要先找到前驱结点
prev = prev.next;
E e = prev.next.element; //先把待删除结点存放的元素取出来
prev.next = prev.next.next; //可以删了
size--; //记得size--
return e;
}
//更新
public void setElement(int index, E e) {
if (index < 0 || index > size - 1)
throw new IndexOutOfBoundsException("更新位置非法，合法的删除位置为：0 ~ " + (size - 1));
//获取指定位置的原节点
Node<E> node = head;
//同样需要先找到前驱结点
for (int i = 0; i < index; i++) node = node.next;//需要到达更新节点的前一节点
node.next.element = e;
}
//查询
public E getElement(int index) {
if (index < 0 || index > size - 1)
throw new IndexOutOfBoundsException("非法的位置，合法的位置为：0 ~ " + (size - 1));
Node<E> node = head;
while (index-- >= 0) //这里直接让index减到-1为止
node = node.next;
return node.element;
}
public int getSize() {
return size;
}
@Override
public String toString() {
StringBuilder builder = new StringBuilder();
builder.append("链表长度: ").append(getSize()).append(" ");
Node<E> node = head.next; //从第一个结点开始，一个一个遍历，遍历一个就拼接到字符串上去
builder.append("链表元素: ").append(" ");
while (node != null) {
builder.append(node.element).append(" ");
node = node.next;
}
return builder.toString();
}
}
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