Java数据结构学习-线性结构
线性结构
线性表是一种线性结构,它是具有相同类型的n(n≥0)个数据元素组成的有限序列;
线性表的基本组成为:数组,单项链表,双向链表;
数组
数组有上界和下界,数组的元素在上下界内是连续的;
比如存储一个整数的数组定义为:
int[] arr = {10,20,30,40,50};
数组的特点是:数据是连续的;随机访问速度快;
数组中稍微复杂一点的是多维数组和动态数组.对于C语言而言,多维数组本质上也是通过一位数组实现的;
至于动态数组,是指数组的容量能动态增长的数组;
对于C语言而言,若要提供动态数组,需要手动实现;
而对于C++而言,STL提供了Vector;
对于Java而言,Collection集合中提供了ArrayList和Vector;
单向链表
单向链表(单链表)是链表的一种,它由节点组成,每个节点都包含下一个节点的指针;
单链表的示意图如下:
表头为空,表头的后继节点是"节点10"(数据为10的节点),"节点10"的后继节点是"节点20"(数据为20的节点),...
单链表删除节点
删除"节点30"
删除之前:"节点20"的后继节点为"节点30",而"节点30"的后继节点为"节点40";
删除之后:"节点20"的后继节点为"节点40";
单链表添加节点
在"节点10"与"节点20"之间添加"节点15";
添加之前:"节点10"的后继节点为"节点20";
添加之后:"节点10"的后继节点为"节点15"，而"节点15"的后继节点为"及诶单20";
双向链表
双向链表(双链表)时候链表的一种;和单链表一样,双链表也是由节点组成的,它的每个数据节点中都有俩个指针,分别指向直接后继和直接前驱;所以,从双向链表中的任意一个节点开始,都可以很方便的访问它的前驱节点和后继节点;一般我们都够着双向循环链表;
双链表的示意图如下:
表头为空,表头的后继节点为"节点10"(数据为10的节点);
"节点10"的后继节点是"节点20"(数据为10的节点),"节点20"的前驱节点是"节点10";
"节点20"的后继节点是"节点30","节点30"的前驱节点是"节点20";...;
末尾节点的后继节点是表头;
双链表删除节点
删除"节点30"
删除之前:"节点20"的后继节点为"节点30","节点30"的前驱节点为"节点20";
"节点30"的后继节点为"节点40","节点40"的前驱节点为"节点30";
删除之后:"节点20"的后继节点为"节点40","节点40"的前驱节点为"节点20";
双链表添加节点
在"节点10"与"及诶单20"之间添加"节点15";
添加之前:"节点10"的后继节点为"节点20","节点20"的前驱节点为"节点10";
添加之后:"节点10"的后继节点为"节点15","节点15"的前驱节点为"节点10";
"节点15"的后继节点为"节点20","节点20"的前驱节点为"节点15";
下面演示一下双链表的实现,只介绍Java语言的三种实现
双链表类(DoubleLink.java)
/** * Java 实现的双向链表。 * 注：java自带的集合包中有实现双向链表，路径是:java.util.LinkedList * */ public class DoubleLink<T> { // 表头 private DNode<T> mHead; // 节点个数 private int mCount; // 双向链表“节点”对应的结构体 private class DNode<T> { public DNode prev; public DNode next; public T value; public DNode(T value, DNode prev, DNode next) { this.value = value; this.prev = prev; this.next = next; } } // 构造函数 public DoubleLink() { // 创建“表头”。注意：表头没有存储数据！ mHead = new DNode<T>(null, null, null); mHead.prev = mHead.next = mHead; // 初始化“节点个数”为0 mCount = 0; } // 返回节点数目 public int size() { return mCount; } // 返回链表是否为空 public boolean isEmpty() { return mCount==0; } // 获取第index位置的节点 private DNode<T> getNode(int index) { if (index<0 || index>=mCount) throw new IndexOutOfBoundsException(); // 正向查找 if (index <= mCount/2) { DNode<T> node = mHead.next; for (int i=0; i<index; i++) node = node.next; return node; } // 反向查找 DNode<T> rnode = mHead.prev; int rindex = mCount - index -1; for (int j=0; j<rindex; j++) rnode = rnode.prev; return rnode; } // 获取第index位置的节点的值 public T get(int index) { return getNode(index).value; } // 获取第1个节点的值 public T getFirst() { return getNode(0).value; } // 获取最后一个节点的值 public T getLast() { return getNode(mCount-1).value; } // 将节点插入到第index位置之前 public void insert(int index, T t) { if (index==0) { DNode<T> node = new DNode<T>(t, mHead, mHead.next); mHead.next.prev = node; mHead.next = node; mCount++; return ; } DNode<T> inode = getNode(index); DNode<T> tnode = new DNode<T>(t, inode.prev, inode); inode.prev.next = tnode; inode.next = tnode; mCount++; return ; } // 将节点插入第一个节点处。 public void insertFirst(T t) { insert(0, t); } // 将节点追加到链表的末尾 public void appendLast(T t) { DNode<T> node = new DNode<T>(t, mHead.prev, mHead); mHead.prev.next = node; mHead.prev = node; mCount++; } // 删除index位置的节点 public void del(int index) { DNode<T> inode = getNode(index); inode.prev.next = inode.next; inode.next.prev = inode.prev; inode = null; mCount--; } // 删除第一个节点 public void deleteFirst() { del(0); } // 删除最后一个节点 public void deleteLast() { del(mCount-1); } }
测试程序(DlinkTest.java)
/** * Java 实现的双向链表。 * 注：java自带的集合包中有实现双向链表，路径是:java.util.LinkedList * */ public class DlinkTest { // 双向链表操作int数据 private static void int_test() { int[] iarr = {10, 20, 30, 40}; System.out.println("\n----int_test----"); // 创建双向链表 DoubleLink<Integer> dlink = new DoubleLink<Integer>(); dlink.insert(0, 20); // 将 20 插入到第一个位置 dlink.appendLast(10); // 将 10 追加到链表末尾 dlink.insertFirst(30); // 将 30 插入到第一个位置 // 双向链表是否为空 System.out.printf("isEmpty()=%b\n", dlink.isEmpty()); // 双向链表的大小 System.out.printf("size()=%d\n", dlink.size()); // 打印出全部的节点 for (int i=0; i<dlink.size(); i++) System.out.println("dlink("+i+")="+ dlink.get(i)); } private static void string_test() { String[] sarr = {"ten", "twenty", "thirty", "forty"}; System.out.println("\n----string_test----"); // 创建双向链表 DoubleLink<String> dlink = new DoubleLink<String>(); dlink.insert(0, sarr[1]); // 将 sarr中第2个元素 插入到第一个位置 dlink.appendLast(sarr[0]); // 将 sarr中第1个元素 追加到链表末尾 dlink.insertFirst(sarr[2]); // 将 sarr中第3个元素 插入到第一个位置 // 双向链表是否为空 System.out.printf("isEmpty()=%b\n", dlink.isEmpty()); // 双向链表的大小 System.out.printf("size()=%d\n", dlink.size()); // 打印出全部的节点 for (int i=0; i<dlink.size(); i++) System.out.println("dlink("+i+")="+ dlink.get(i)); } // 内部类 private static class Student { private int id; private String name; public Student(int id, String name) { this.id = id; this.name = name; } @Override public String toString() { return "["+id+", "+name+"]"; } } private static Student[] students = new Student[]{ new Student(10, "sky"), new Student(20, "jody"), new Student(30, "vic"), new Student(40, "dan"), }; private static void object_test() { System.out.println("\n----object_test----"); // 创建双向链表 DoubleLink<Student> dlink = new DoubleLink<Student>(); dlink.insert(0, students[1]); // 将 students中第2个元素 插入到第一个位置 dlink.appendLast(students[0]); // 将 students中第1个元素 追加到链表末尾 dlink.insertFirst(students[2]); // 将 students中第3个元素 插入到第一个位置 // 双向链表是否为空 System.out.printf("isEmpty()=%b\n", dlink.isEmpty()); // 双向链表的大小 System.out.printf("size()=%d\n", dlink.size()); // 打印出全部的节点 for (int i=0; i<dlink.size(); i++) { System.out.println("dlink("+i+")="+ dlink.get(i)); } } public static void main(String[] args) { int_test(); // 演示向双向链表操作“int数据”。 string_test(); // 演示向双向链表操作“字符串数据”。 object_test(); // 演示向双向链表操作“对象”。 } }
运行结果
1 ----int_test---- 2 isEmpty()=false 3 size()=3 4 dlink(0)=30 5 dlink(1)=20 6 dlink(2)=10 7 8 ----string_test---- 9 isEmpty()=false 10 size()=3 11 dlink(0)=thirty 12 dlink(1)=twenty 13 dlink(2)=ten 14 15 ----object_test---- 16 isEmpty()=false 17 size()=3 18 dlink(0)=[30, vic] 19 dlink(1)=[20, jody] 20 dlink(2)=[10, sky]
