數據結構與算法（五）-線性表之雙向鏈表與雙向循環鏈表

前言：前面介紹了循環鏈表，雖然循環鏈表可以解決單鏈表每次遍歷只能從頭結點開始，但是對於查詢某一節點的上一節點，還是頗為復雜繁瑣，所以可以在結點中加入前一個節點的引用，即雙向鏈表

一、簡介

　　 雙向鏈表：在鏈表中，每一個節點都有對上一個節點和下一個節點的引用或指針，即從一個節點出發可以有兩條路可選擇。

　　雙向鏈表也叫雙鏈表，是鏈表的一種，它的每個數據結點中都有兩個指針或引用，分別指向直接后繼和直接前驅。所以，從雙向鏈表中的任意一個結點開始，都可以很方便地訪問它的前驅結點和后繼結點。一般我們都構造雙向循環鏈表。

　　 特性：

• 遍歷可逆性：可以反向遍歷；
• 相比於單鏈表，循環單鏈表無論是插入還是遍歷，更便利，更快捷；
• 雙向鏈表可以有效的提高算法的時間性能，說白了就是用空間換時間；

二、雙向鏈表實現

　　 1、創建節點類Node，其中有三個屬性pre、object、next，pre為上一個節點的引用，也叫作前驅節點，object存儲數據，next為下一個節點的引用，也叫作后繼節點：

public class BothwayLoopChain<T> {

    //頭結點直接引用
    private Node<T> head;

    //鏈長度
    private Integer size;

    //初始化
    BothwayLoopChain() {
        head = new Node<T>();
        head.setNext(null);
        size = 0;
    }

    class Node<T> {

        private Node<T> pre;

        private Object object;

        private Node<T> next;

        public Node<T> getPre() {
            return pre;
        }

        public void setPre(Node<T> pre) {
            this.pre = pre;
        }

        public Object getObject() {
            return object;
        }

        public void setObject(Object object) {
            this.object = object;
        }

        public Node<T> getNext() {
            return next;
        }

        public void setNext(Node<T> next) {
            this.next = next;
        }

    }
    
}

　　 2、獲取位置的結點：

    public T get(Integer index) throws Exception {
        return (T) getNode(index).getObject();
    }

    private Node<T> getNode(Integer index) throws Exception {
        if (index > size || index < 0) {
            throw new Exception("index outof length");
        }
        Node<T> p = head;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            p = p.next;
        }
        return p;
    }

　　 3、插入節點：

    //在尾節點后插入節點
    public void add(T t) throws Exception {
        this.add(t,size);
    }

    //在index位置后插入一個節點
    public void add(T t, Integer index) throws Exception {
        //創建新節點
        Node<T> p = new Node<>();
        p.setObject(t);
        //獲取該位置的節點
        Node<T> s = getNode(index);
        p.setPre(s);
        if (s.getNext() != null) {
            //將本節點的next節點放入新節點的next節點
            p.setNext(s.getNext());
            s.getNext().setPre(p);
        } else {
            p.setNext(null);
        }
        size++;
    }

　　 4、移除節點：

    //移除節點並返回
    public Node<T> remove(Integer index) throws Exception {
        //獲取該位置的節點
        Node<T> s = getNode(index);
        //獲取該位置節點的下一個節點
        Node<T> next = s.getNext();
        //將本節點的pre節點的next節點設置為next
        s.getPre().setNext(next);
        next.setPre(s.getPre());
        return s;
    }

　　至此，雙向鏈表的基本實現已完成，其實它就是 用空間換時間來提高性能的；

　　之前了解了單鏈表的循環結構即單向循環鏈表，舉一反三，雙向鏈表也有循環結構，即雙向循環鏈表；

三、雙向鏈表擴展—雙向循環鏈表

在雙向鏈表的基礎上進行改造：

• 尾節點的next指向頭結點；
• 頭結點的pre指向尾節點；

　　

　　除了插入方法，其他方法可保持不變：

    //在index位置后插入一個節點
    public void add(T t, Integer index) throws Exception {
        //創建新節點
        Node<T> p = new Node<>();
        p.setObject(t);
        //獲取該位置的節點
        Node<T> s = getNode(index);
        p.setPre(s);
        //將本節點的next節點放入新節點的next節點
        p.setNext(s.getNext());
        s.getNext().setPre(p);
        size++;
    }

 　

 

 本系列參考書籍：

　　《寫給大家看的算法書》

　　《圖靈程序設計叢書 算法 第4版》