用Java实现链表结构

　　这里主要记录了一下学习用Java实现链表的方法。假设你有一点Java基础，了解接口、内部类的内容，同时也学过数据结构中链表的内容，对设计模式中的工厂方法和迭代方法知道一些，（因为这里将不介绍这些基础知识，我的水平也讲不清）又想了解在Java中实现链表，那么接着看吧。（最近读严老师<应该没记错名字吧，如果错了抱歉>的帖子说应该在博文中说明帖子的读者范围，不要浪费大家的时间，这里响应一下）。

首先声明一下，本人菜鸟一只，近日闲来无事做做coding打发光阴，限于我对技术的认知水平，文中说的不对的地方一定不少，如果有热心人能帮忙指出，不胜感激！！批评者，请口下留情，不要打击了俺幼小地心灵。。。。。

正文：

    最近写程序的过程中想用链表的方法把一些数据组织起来，C/C++的链表倒是比较熟，但是Java里还没写过。在网上搜了搜，Java中的链表应该是有以下几种方法：

    按链表的组织形式分有ArrayList和LinkList两种。ArrayList内部其实是用数组的形式实现链表，比较适合链表大小确定或较少对链表进行增删操作的情况，同时对每个链表节点的访问时间都是constant；而LinkList内部以一个List实现链表，比较适合需要频繁对链表进行操作的情况，对链表节点的访问时间与链表长度有关O(N)。

    另外，根据实现形式可以分为直接式（想不出什么合适的名字，姑且这样吧）和使用Iterator（迭代模式）两种方法。直接式的实现方法和C/C++中的写法差不多；而使用Iterator时，需要实现java.lan中的Iterable接口（或者也可以自己在链表内部定义自己的Iterator method）

    关于直接实现链表好，还是使用迭代模式好这个问题，有两个帖子可以看看：

     1.  http://topic.csdn.net/t/20050722/17/4162226.html这篇帖子，虽然短小，但也说出了一些使用迭代模式设计链表的好处；

     2.后来又看到了http://www.java63.com/design_pattern/iterator_pattern.html这篇帖子，觉得说的比较清楚了。

    我这里再捡主要的说一下：

        使用迭代模式的优点：

           1，实现功能分离，简化容器接口。让容器只实现本身的基本功能，把迭代功能委让给外部类实现，符合类的设计原则。

           2，隐藏容器的实现细节。

           3，为容器或其子容器提供了一个统一接口，一方面方便调用；另一方面使得调用者不必关注迭代器的实现细节。

           4，可以为容器或其子容器实现不同的迭代方法或多个迭代方法。

    我觉得第4点说的很好，对于一堆数据而言，不同的人（或业务逻辑）使用它的方式也不尽相同，定义一个theIterator继承Iterator，不仅提供next，hasNext 以及remove这个最小的操作集合，同时也可以提供更多的其它方法。在theIterator的实现类中，具体实现不同的迭代方法，比如顺序、逆序或根据其它语义进行遍历等，再通过类厂的方式将一个theIterator实现的对象交给用户使用。

下面我给出两个例子：

    首先是直接式实现链表的例子，这个例子只提供了几种链表操作的基本方法，仅用于示意：

 
public class MyList<AnyType>  {

private class Node<AnyType>{

public  Node<AnyType> pre;

public  Node<AnyType> next;

public  AnyType      data;

public Node(AnyType d, Node<AnyType>p, Node<AnyType> n){}

public Node(){}

}

private int theSize;

private Node<AnyType> Header;

private Node<AnyType> Tail;

public MyList(){}

public void add(AnyType item){}

public boolean isEmpty(){}

public int size(){}

public AnyType get( int idx){}

public void print(){}

}

Node<AnyType>类定义了双向链表中节点的结构，它是一个私有类，而其属性和构造函数都是公有的，这样，其父类可以直接访问其属性，而外部类根本不知道Node类的存在。Data是节点中的数据与，pre指向前一个Node节点，next指向后一个Node节点。其构造函数的实现如下，不解释：

public Node(AnyType d, Node<AnyType>p, Node<AnyType> n){

this.data = d;

this.pre = p;

this.next = n;

}

public Node(){

this.data = null;

this.pre = null;

this.next = null;

}

 

下面我们看一下链表的构造函数实现：

public MyList(){

theSize = 0;

Header = new Node<AnyType>(null,null,null);

Tail   =  new Node<AnyType>(null,Header,null);

Header.next = Tail;

}

  我们构造了一个带有头、尾节点的双向链表，头节点的Next指向尾节点，为节点的pre指向头节点。链表长度起始为0。

继续贴上链表类其它方法的实现，不解释了，应该比较清楚：

public void add(AnyType item){

     Node<AnyType> aNode = new Node<AnyType>(item,null,null);

     Tail.pre.next = aNode;

     aNode.pre = Tail.pre;

     aNode.next = Tail;
   
     Tail.pre = aNode;

     theSize++;

}

public boolean isEmpty(){

     return ( theSize == 0);

}

public int size(){

     return theSize;

}

public AnyType get( int idx){

     if(idx > theSize-1 || idx < 0)

           throw new IndexOutOfBoundsException();

 

     Node<AnyType> current = new Node<AnyType>(null,Header,null);

 

    for(int i = 0; i<idx; i++)

       current = current.next;

   return current.data;

}

public void print(){

    Node<AnyType> current = Header.next;

while(current.next != null){
   //如果AnyType是你自己定义 //的数据类型，那么请务必提供
   //一个toString方法，要么就不
   //要在链表里实现print方法。
  System.out.println(current.data.toString()); 
  
  current = current.next;

}

}

 

第二个例子是用迭代方法实现链表的例子，下面是类定义：

public class MyListItr<Type> implements Iterable<Type> {

private class Node<Type>{

public Type data;

public Node<Type> pre;

public Node<Type> next;

public Node(){}

public Node(Type d, Node<Type> p, Node<Type> n){}

}

 

 

private Node<Type> Header;

private Node<Type> Tail;

private int theSize;

 

public MyListItr(){}

 

 

public void add(Type item){}

 

public void print(){}

 

public int size(){}

@Override

public Iterator<Type> iterator() {}

 

private class MyListIterator implements Iterator<Type>{

@Override

public boolean hasNext() {}

@Override

public Type next() {}

@Override

public void remove() {}

}

}

    这里主要说一下与前面例子不同的地方：MyListItr类实现了java.lan.Itrable接口，因此我们必须实现其public Iterator<Type> iterator() {}方法，它的返回值是一个迭代器对象，那么我就定义一个内部私有类——MyListIterator，这个类实现了iterator接口。在public Iterator<Type> iterator() 方法中，我就构造这么一个MyListIterator的对象并返回。

    Iterator接口有三个方法是我们必须实现的，hasNext，next和remove，这是迭代操作的最小集合了。对于不同的迭代器执行方式，我们可以定义多个类似MyListIterator这样的实现类，只要在链表类中的iterator() 方法中把具体实现类的对象返回给用户就OK了。

   罗嗦两句：我感觉如果我们定义链表类时，如果不继承Iterable接口，而是直接在类内部提供 public theIterator Iterator() 方法，theIterator是一个自定义接口，继承自Iterator接口，这样我们可以提供遵循theIterator接口的各种迭代方式的不同实现类，并通过一个类厂方法在链表的public theIterator Iterator() 方法中把具体迭代实现类的对象交给用户，以此就可以根据不同的需求，提供链表的多种迭代方式。我觉得这种方法是可行的，但并没有具体实验。

   下面只贴出链表iterator()方法和迭代实现类的MyListIterator代码，其它方法就不重复贴了：

@Override

public Iterator<Type> iterator() {

return new MyListIterator();

}

private class MyListIterator implements Iterator<Type>{

Node<Type> current = Header.next;

@Override

public boolean hasNext() {

return (current != Tail);

}

@Override

public Type next() {

　　if(!hasNext())

　　　　throw new IndexOutOfBoundsException();　　

　　Type item = current.data;

　　current = current.next;

　　return item;
}

@Override

public void remove() {

　　if( !hasNext())

　　　　throw new NoSuchElementException();

　　current.pre.next = current.next;
　　current.next.pre = current.pre;
　　current = current.next;

　　theSize--;
}

}

测试代码：

public class MyListTest {

/**

 * @param args

 */

public static void main(String[] args) {

 

MyList<Integer> intList = new MyList<Integer>();

for (int i = 0; i < 10; i++) {

intList.add(i);

}

intList.print();

MyListItr<ItemInfo> itrList = new MyListItr<ItemInfo>();

for (int i = 0; i < 10; i++) {

ItemInfo aItem = new ItemInfo("name_" + i, "score_" + i);

itrList.add(aItem);

}

itrList.print();

 

System.out.println("=======print using iterator type_1==========");

Iterator<ItemInfo> Itor = itrList.iterator();

for (ItemInfo str : itrList)

System.out.println(str);

 

 

System.out.println("=======print using iterator type_2==========");

while(Itor.hasNext())

System.out.println(Itor.next().toString());

 

System.out.println("-------------------after remove----------------");

while (Itor.hasNext())

Itor.remove();

while(Itor.hasNext())

System.out.println(Itor.next().toString());

}

}

   其中 ItemInfo的定义如下：

public class ItemInfo {

 
String name;

String score;

public ItemInfo(String n, String s){

name = n; score = s;

}

public ItemInfo(){

name = null; score = null;

}

public String toString(){

String str = name +"   "+ score;

return str;

}

}

    至此，Java实现链表的方法基本上也就清楚了，希望我说清楚了，不要让各位如同嚼蜡:) 这里是一个简单的例子：MYLList

    下一步我想做以下工作：

        试一下通过类厂的方法提供多种链表的迭代方式；

        如何让多线程访问链表时保证操作不乱掉。。。。