JAVA 鏈表操作：單鏈表和雙鏈表

主要講述幾點：

一、鏈表的簡介

二、鏈表實現原理和必要性

三、單鏈表示例

四、雙鏈表示例

　

一、鏈表的簡介　

　　鏈表是一種比較常用的數據結構，鏈表雖然保存比較復雜，但是在查詢時候比較便捷，在多種計算機語言都相應的應用，鏈表有多種類別，文章針對單鏈表和雙鏈表進行分析。鏈表中數據就像被一個鏈條串聯一起，輕易的可以實現數據的訪問。

 

二、鏈表實現原理和必要性

　　這里只分析單鏈表和雙鏈表。鏈表的實現過程是有些許復雜的，但是會帶來許多好處。比如現在網購時代到來，商家發快遞一般會將商品包裝在盒子里並寫上地址信息，快遞公司就可以通過盒子上的信息找到買家，商品完整到達。如果沒有盒子的保護，有可能在途中商品受損。而鏈表就好比那個寫了地址信息的盒子，既保護了商品信息，同時又寫好了物流信息。鏈表之中存在一個HEAD節點，類似“火車頭”，只要找到相應HEAD節點，就可以對鏈表進行操作。此次分析中，HEAD節點只是做數據頭，不保存有效數據。

　　單鏈表的實現原理如圖：

　　

　　雙鏈表實現原理：

　　

 

三、單鏈表示例　　

ICommOperate<T> 接口操作類：

package LinkListTest;
import java.util.Map;
public interface ICommOperate<T> {
    
    public boolean insertNode(T node) ;
    public boolean insertPosNode(int pos, T node) ;
    public boolean deleteNode(int pos) ;
    public boolean updateNode(int pos, Map<String, Object> map) ;
    public T getNode(int pos, Map<String, Object> map) ;
    public void printLink() ;
}

 

單鏈表節點：

package LinkListTest;
// 單連表節點
public class SNode {
    private String data;
    private SNode  nextNode;
    public SNode() {
    }
    public SNode(String data) {
        this.data = data;
        this.nextNode = new SNode();
    }
    
    public String getData() {
        return data;
    }
    public void setData(String data) {
        this.data = data;
    }
    public SNode getNextNode() {
        return nextNode;
    }
    public void setNextNode(SNode nextNode) {
        this.nextNode = nextNode;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "SNode [data=" + data + "]";
    }
}

 

單鏈接操作類：

package LinkListTest;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class SingleLinkList implements ICommOperate<SNode>{
    private SNode head = new SNode("HEAD") ; // 公共頭指針，聲明之后不變
    private int size = 0 ;
    public int getSize() {
        return this.size;
    }

    /*
     * 鏈表插入，每次往末端插入
     * */
    @Override
    public boolean insertNode(SNode node) {
        boolean flag = false ; 
        SNode current = this.head ;
        if( this.size==0 ){  // 空鏈表
            this.head.setNextNode(node) ;
            node.setNextNode(null) ;
        }else{                // 鏈表內節點
            while( current.getNextNode()!=null ){
                current = current.getNextNode() ;
            }
            current.setNextNode(node) ;
            node.setNextNode(null) ;
        }
        this.size++ ;
        flag = true ;
        
        return flag;
    }

    /*
     * 插入鏈表指定位置pos，從1開始,而pos大於size則插入鏈表末端
     * */
    @Override
    public boolean insertPosNode(int pos, SNode node){
        boolean flag = true; 
        SNode current = this.head.getNextNode() ;
        
        if( this.size==0 ){                   // 空鏈表
            this.head.setNextNode(node) ;
            node.setNextNode(null) ;
            this.size++ ;
        }else if( this.size<pos ){           // pos位置大於鏈表長度，插入末端
            insertNode(node) ;
        }else if( pos>0 && pos<=this.size) { // 鏈表內節點
            // 1、找到要插入pos位置節點和前節點
            int find = 0;
            SNode preNode = this.head; // 前節點
            SNode currentNode = current; // 當前節點
            while( find<pos-1 && currentNode.getNextNode()!=null ){
                preNode = current ;                    // 前節點后移
                currentNode = currentNode.getNextNode() ; // 當前節點后移
                find++ ;
            }
//            System.out.println(preNode);
//            System.out.println(currentNode);
            // 2、插入節點
            preNode.setNextNode(node);
            node.setNextNode(currentNode);
            this.size++ ;
            System.out.println("節點已經插入鏈表中");
        }else{
            System.out.println("位置信息錯誤");
            flag = false ;
        }
        
        return flag;
    }
    
    /*
     * 指定鏈表的節點pos，刪除對應節點。方式：找到要刪除節點的前后節點，進行刪除。從1開始
     * */
    @Override
    public boolean deleteNode(int pos) {
        boolean flag = false; 
        SNode current = this.head.getNextNode() ;
        if( pos<=0 || pos>this.size || current==null ){
            System.out.println("位置信息錯誤或鏈表無信息");
        }else{
            // 1、找到要刪除節點的前后節點
            int find = 0;
            SNode preNode = this.head; // 前節點
            SNode nextNode = current.getNextNode(); // 后節點
            while( find<pos-1 && nextNode.getNextNode()!=null ){
                preNode = current ;                    // 前節點后移
                nextNode = nextNode.getNextNode() ; // 后節點后移
                find++ ;
            }
//            System.out.println(preNode);
//            System.out.println(nextNode);
            
            // 2、刪除節點
            preNode.setNextNode(nextNode);
            System.gc();
            this.size-- ;
            flag = true ;
        }
        
        return flag;
    }

    /*
     * 指定鏈表的節點pos，修改對應節點。 從1開始
     * */
    @Override
    public boolean updateNode(int pos, Map<String, Object> map) {
        boolean flag = false ;
        SNode node = getNode(pos, map); // 獲得相應位置pos的節點
        if( node!=null ){
            String data = (String) map.get("data") ;
            node.setData(data);
            flag = true ;
        }
        return flag;
    }

    /*
     * 找到指定鏈表的節點pos，從1開始
     * */
    @Override
    public SNode getNode(int pos, Map<String, Object> map) {
        SNode current = this.head.getNextNode() ;
        if( pos<=0 || pos>this.size || current==null ){
            System.out.println("位置信息錯誤或鏈表不存在");
            return null;
        }
        int find = 0 ;
        while( find<pos-1 && current!=null  ){
            current = current.getNextNode() ;
            find++ ;
        }
        return current;
    }

    /*
     * 打印鏈表
     * */
    @Override
    public void printLink() {
        int length = this.size ;
        if( length==0 ){
            System.out.println("鏈表為空！");
            return ;
        }
        SNode current = this.head.getNextNode() ;
        int find = 0 ; 
        System.out.println("總共有節點數: " + length +" 個");
        while( current!=null ){
            System.out.println("第 " + (++find) + " 個節點 ：" + current);
            current=current.getNextNode() ;
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        SingleLinkList sll = new SingleLinkList() ;
        SNode node1 = new SNode("節點1");
        SNode node2 = new SNode("節點2");
        SNode node3 = new SNode("節點3");
        SNode node4 = new SNode("節點4");
        SNode node5 = new SNode("節點5");
        SNode node6 = new SNode("插入指定位置");
        sll.insertPosNode(sll.getSize()+1, node1) ;
        sll.insertPosNode(sll.getSize()+1, node2) ;
        sll.insertPosNode(sll.getSize()+1, node3) ;
        sll.insertPosNode(sll.getSize()+1, node4) ;
        sll.insertPosNode(sll.getSize()+1, node5) ;
        
//        sll.insertNode(node1);
//        sll.insertNode(node2);
//        sll.insertNode(node3);
//        sll.insertNode(node4);
//        sll.insertNode(node5);
        
        System.out.println("*******************輸出鏈表*******************");
        sll.printLink();
        
        System.out.println("*******************獲得指定鏈表節點*******************");
        int pos = 2 ;
        System.out.println("獲取鏈表第  "+pos+" 個位置數據 ："+sll.getNode(pos, null));
        
        System.out.println("*******************向鏈表指定位置插入節點*******************");
        int pos1 = 2 ;
        System.out.println("將數據插入第 "+pos1+" 個節點：");
        sll.insertPosNode(pos1, node6) ;
        sll.printLink();
        
        System.out.println("*******************刪除鏈表指定位置節點*******************");
        int pos2 = 2 ;
        System.out.println("刪除第 "+pos2+" 個節點：");
        sll.deleteNode(pos2) ;
        sll.printLink();
        
        System.out.println("*******************修改鏈表指定位置節點*******************");
        int pos3 = 2 ;
        System.out.println("修改第 "+pos3+" 個節點：");
        Map<String, Object> map = new HashMap<>() ;
        map.put("data", "this is a test") ;
        sll.updateNode(pos3, map) ;
        sll.printLink();
    }
}

 

 

四、雙鏈表示例

ICommOperate<T> 接口操作類：

package LinkListTest;
import java.util.Map;
public interface ICommOperate<T> {   
    public boolean insertNode(T node) ;
    public boolean insertPosNode(int pos, T node) ;
    public boolean deleteNode(int pos) ;
    public boolean updateNode(int pos, Map<String, Object> map) ;
    public T getNode(int pos, Map<String, Object> map) ;
    public void printLink() ;
}

 

雙鏈表節點：

package LinkListTest;
// 雙連表節點
public class DNode {
    private DNode  priorNode;
    private String data;
    private DNode  nextNode;
    
    public DNode(){ 
    }
    public DNode(String data) {
        this.priorNode = new DNode() ;
        this.data = data ;
        this.nextNode = new DNode() ;
    }

    public DNode getPriorNode() {
        return priorNode;
    }
    public void setPriorNode(DNode priorNode) {
        this.priorNode = priorNode;
    }

    public String getData() {
        return data;
    }
    public void setData(String data) {
        this.data = data;
    }

    public DNode getNextNode() {
        return nextNode;
    }
    public void setNextNode(DNode nextNode) {
        this.nextNode = nextNode;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "DNode [data=" + data + "]";
    }   
}

 

 雙鏈表實現類：

package LinkListTest;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class DoubleLinkList implements ICommOperate<DNode>{
    private DNode head = new DNode("HEAD");
    private int size = 0 ;
    public int getSize() {
        return this.size;
    }
    
    /*
     * 鏈表插入，每次往末端插入
     * */
    @Override
    public boolean insertNode(DNode node) {
        boolean flag = false; 
        
        DNode current = this.head ;
        if( this.size==0 ){  // 空鏈表
            this.head.setNextNode(node) ;
            node.setPriorNode(this.head);
            node.setNextNode(null) ;
        }else{                // 鏈表內節點
            while( current.getNextNode()!=null ){
                current = current.getNextNode() ;
            }
            current.setNextNode(node);
            node.setNextNode(null);
            node.setPriorNode(current);
        }
        this.size++ ;
        flag = true ;
    
        return flag;
    }
    
    /*
     * 插入鏈表指定位置pos，從1開始,而pos大於size則插入鏈表末端
     * */
    @Override
    public boolean insertPosNode(int pos, DNode node) {
        boolean flag = true;
        
        DNode current = this.head.getNextNode() ;
        if( this.size==0){                         // 鏈表為空
            this.head.setNextNode(node) ;
            node.setNextNode(null) ;
            node.setPriorNode(this.head);
            this.size++ ;
        }else if( pos>this.size ){                 // pos位置大於鏈表長度，插入末端
            insertNode(node) ;
        }else if( pos>0 && pos<=this.size ){    // 鏈表內節點
            // 1、找到要插入位置pos節點，插入pos節點當前位置
            int find = 0;
            while( find<pos-1 && current.getNextNode()!=null ){
                current = current.getNextNode() ;
                find++ ;
            }
            // 2、插入節點
            if( current.getNextNode()==null ){ // 尾節點
                node.setPriorNode(current);
                node.setNextNode(null);
                current.setNextNode(node);
            } else if( current.getNextNode()!=null ) {  //中間節點
                node.setPriorNode(current.getPriorNode());
                node.setNextNode(current);
                current.getPriorNode().setNextNode(node);
                current.setPriorNode(node);
            } 
            this.size++ ;
        }else{
            System.out.println("位置信息錯誤");
            flag = false ;
        }
        
        return flag;
    }
    
    /*
     * 指定鏈表的節點pos，刪除對應節點，從1開始
     * */
    @Override
    public boolean deleteNode(int pos) {
        boolean flag = false; 
        DNode current = this.head.getNextNode() ;
        if( pos<=0 || pos>this.size || current==null ){
            System.out.println("位置信息錯誤或鏈表不存在");
        }else{
            // 1、找到要刪除位置pos節點
            int find = 0;
            while( find<pos-1 && current.getNextNode()!=null ){
                current = current.getNextNode() ;
                find++ ;
            }
            // 2、刪除節點
            if( current.getNextNode()==null ){ // 尾節點
                current.getPriorNode().setNextNode(null) ;
            } else if( current.getNextNode()!=null ) {  //中間節點
                current.getPriorNode().setNextNode(current.getNextNode()) ;
                current.getNextNode().setPriorNode(current.getPriorNode()) ;
            } 
            System.gc();
            this.size-- ;
            flag = true ;
        }
        return flag;
    }

    /*
     * 指定鏈表的節點pos，修改對應節點。 從1開始
     * */
    @Override
    public boolean updateNode(int pos, Map<String, Object> map) {
        boolean flag = false ;
        DNode node = getNode(pos, map);
        if( node!=null ){
            String data = (String) map.get("data") ;
            node.setData(data);
            flag = true ;
        }
        return flag;
    }
    
    /*
     * 找到指定鏈表的節點pos，從1開始
     * */
    @Override
    public DNode getNode(int pos, Map<String, Object> map) {
        DNode current = this.head.getNextNode() ;
        if( pos<=0 || pos>this.size || current==null ){
            System.out.println("位置信息錯誤或鏈表不存在");
            return null;
        }
        int find = 0 ;
        while( find<pos-1 && current!=null  ){
            current = current.getNextNode() ;
            find++ ;
        }
        return current;
    }
    
    /*
     * 打印鏈表
     * */
    @Override
    public void printLink() {
        int length = this.size ;
        if( length==0 ){
            System.out.println("鏈表為空！");
            return ;
        }
        DNode current = this.head.getNextNode() ;
        int find = 0 ; 
        System.out.println("總共有節點數: " + length +" 個");
        while( current!=null ){
            System.out.println("第  " + (++find) + " 個節點 ：" + current);
            current=current.getNextNode() ;
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        DoubleLinkList dll = new DoubleLinkList() ;
        DNode node1 = new DNode("節點1");
        DNode node2 = new DNode("節點2");
        DNode node3 = new DNode("節點3");
        DNode node4 = new DNode("節點4");
        DNode node5 = new DNode("節點5");
        DNode node6 = new DNode("插入指定位置");
        dll.insertPosNode(10, node1) ;
        dll.insertPosNode(10, node2) ;
        dll.insertPosNode(10, node3) ;
        dll.insertPosNode(10, node4) ;
        dll.insertPosNode(10, node5) ;
//        dll.insertNode(node1);
//        dll.insertNode(node2);
//        dll.insertNode(node3);
//        dll.insertNode(node4);
//        dll.insertNode(node5);
        
        System.out.println("*******************輸出鏈表*******************");
        dll.printLink();
        
        System.out.println("*******************獲得指定鏈表節點*******************");
        int pos = 2 ;
        System.out.println("獲取鏈表第  "+pos+" 個位置數據 ："+dll.getNode(pos, null));
        
        System.out.println("*******************向鏈表指定位置插入節點*******************");
        int pos1 = 2 ;
        System.out.println("將數據插入第"+pos1+"個節點：");
        dll.insertPosNode(pos1, node6) ;
        dll.printLink();
        
        System.out.println("*******************刪除鏈表指定位置節點*******************");
        int pos2 = 7 ;
        System.out.println("刪除第"+pos2+"個節點：");
        dll.deleteNode(pos2) ;
        dll.printLink();
        
        System.out.println("*******************修改鏈表指定位置節點*******************");
        int pos3 = 2 ;
        System.out.println("修改第"+pos3+"個節點：");
        Map<String, Object> map = new HashMap<>() ;
        map.put("data", "this is a test") ;
        dll.updateNode(pos3, map) ;
        dll.printLink();
    } 
}