数据结构与算法 — 双向链表

双向链表定义

双向链表也叫双链表，是链表的一种，它的每个数据结点中都有两个指针，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结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。

双向链表与单链表

单向链表优缺点：

1、优点：单向链表增加删除节点简单。遍历时候不会死循环；

2、缺点：只能从头到尾遍历。只能找到后继，无法找到前驱，也就是只能前进。

双向链表优缺点：

1、优点：可以找到前驱和后继，可进可退；

2、缺点：增加节点和删除节点复杂，多需要分配一个指针存储空间。

代码实现与思路

1.定义结点

假定这个双链表是用来管理学生信息的，学生信息包括学号与姓名。里面需要定义next和pre，next指向后一个节点，pre指向前一个节点。

class StuNode{
    public int id;
    public String name;
    public StuNode next;
    public StuNode pre;

    public StuNode(int id,String name){
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "StuNode{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name +
                '}';
    }
}

2.创建双向链表

创建DoubleLinkedList并初始化头结点。

class DoubleLinkedList{
    private StuNode head = new StuNode(0,"");
    
}    

3.添加节点(尾部)

遍历整个链表，找到链表的最后一个节点，然后将它的next指向新节点，将新节点的pre指向最后一个节点即可。

    public void add(StuNode stuNode){
        StuNode temp = head;
        while (true){
            if (temp.next == null){
                break;
            }
            temp= temp.next;
        }
        temp.next = stuNode;
        stuNode.pre = temp;
    }

4.顺序添加节点(根据学号自动排序)

首先经过遍历，找到你需要添加节点位置的前一个节点，然后进行如下图所示的插入操作。

//顺序添加
    public void addById(StuNode stuNode){
        if (head.next == null){
            this.add(stuNode);
            return;
        }
        StuNode temp = head;
        boolean f = false;
        while (true){
            if (temp.next == null){
                break;
            }
            if (temp.next.id > stuNode.id){
                break;
            }else if(temp.next.id == stuNode.id){
                f=true;
                break;
            }
            temp= temp.next;
        }
        if (f==false){
            stuNode.next = temp.next;
            temp.next.pre=stuNode;
            stuNode.pre=temp;
            temp.next = stuNode;
        }else {
            System.out.println("已经存在改节点。。。");
        }
    }

5.显示列表

//显示列表
    public void list(){
        if (head.next==null){
            System.out.println("空的");
            return;
        }
        StuNode temp = head.next;
        while (true){
            if(temp == null){
                break;
            }
            System.out.println(temp);
            temp=temp.next;
        }
    }

6.修改节点(根据id来修改学生节点)

找到对应的节点，然后把学生的属性重新赋值就行。

public void upData(StuNode stuNode){
        StuNode temp = head.next;
        if (head.next == null){
            System.out.println("该链表为空...");
            return;
        }
        boolean f = false;
        while (true){
            if (temp == null){
                break;
            }
            if (temp.id == stuNode.id){
                f=true;
                break;
            }
            temp=temp.next;
        }
        if (f==true){
            temp.name = stuNode.name;
        }else {
            System.out.println("没有找到该节点");
        }
    }

7.删除节点

双链表中删除节点与单链表类似。可以先找到删除节点的前一个节点然后进行如下图的操作。

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//删除节点
    public void delete(int id){
        if (head.next == null){
            System.out.println("空表，无法删除。。。");
            return;
        }
        StuNode temp = head.next;
        boolean f = false;
        while (true){
            if (temp == null){
                break;
            }
            if (temp.id == id){
                f=true;
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        if (f==true){
            temp.pre.next = temp.next;
            if (temp.next != null){
                temp.next.pre = temp.pre;
            }

        }else {
            System.out.println("没有找到要删除节点。。。");
        }
    }