双向链表的实现与常见操作

双向链表：
在单链表的各结点中再设置一个指向其前驱结点的指针域
示例:

结点结构：

优点：
双向链表的主要优点是对于任意给的结点，都可以很轻易的获取其前结点和后结点
实现双向查找（单链表不易做到）
表中的位置i 可以用指示含有第i 个结点的指针表示。
缺点：
空间开销大，每个结点需要保存next和prev两个属性，因此需要更多的空间开销，同时结点的插入与删除操作也将更加耗时，因为需要操作更多的指向操作。

插入操作图解：

删除操作图解：

代码实现：
定义一个双向链表结构如下：

/ 定义HeroNode2 ， 每个HeroNode 对象就是一个节点
class HeroNode2 {
    
    
    public int no;
    public String name;
    public String nickname;
    public HeroNode2 next; // 指向下一个节点, 默认为null
    public HeroNode2 pre; // 指向前一个节点, 默认为null
    // 构造器

    public HeroNode2(int no, String name, String nickname) {
    
    
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }

    // 为了显示方法，我们重新toString
    @Override
    public String toString() {
    
    
        return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
    }

}

1.添加一个节点到双向链表的表尾

// 添加一个节点到双向链表的最后.
    public void add(HeroNode2 heroNode) {
    
    
        // 因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp
        HeroNode2 temp = head;
        // 遍历链表，找到最后
        while (true) {
    
    
            // 找到链表的最后
            if (temp.next == null) {
    
    //
                break;
            }
            // 如果没有找到最后, 将将temp后移
            temp = temp.next;
        }
        // 当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
        // 形成一个双向链表
        temp.next = heroNode;
        heroNode.pre = temp;
    }

2.按序插入节点，即插入双向链表的中间或者表尾

//按序插入节点，即插入双向链表的中间
    public void addByOrder(HeroNode2 heroNode){
    
    
        // 因为头节点，不能动，因此我们需要一个辅助变量来遍历
        HeroNode2 temp = head;
        // 遍历链表，找到最插入的位置
        boolean flag = false; // flag标志添加的编号是否存在，默认为false
        while (true) {
    
    
            if (temp.next == null) {
    
    //说明链表已经遍历完了
                break;
            }
            if (temp.next.no > heroNode.no) {
    
    //找到位置
                break;
            } else if (temp.no == heroNode.no) {
    
     //说明希望添加的编号已经存在
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;//后移
        }
        if (flag) {
    
    
            System.out.printf("准备插入的节点编号%d已经存在 ，不能在加入", heroNode.no);
        } else {
    
    
            //插入到链表中,temp的后面
            heroNode.next = temp.next;
            if (temp.next!=null) {
    
    //插入再中间，注意空指针，如果不是插入在中间，temp.next.pre会出现空指针异常
                temp.next.pre = heroNode;
            }
            heroNode.pre = temp;
            temp.next = heroNode;
        }
    }

3. 修改一个节点的内容, 可以看到双向链表的节点内容修改和单向链表一样

 // 修改一个节点的内容, 可以看到双向链表的节点内容修改和单向链表一样
    // 只是 节点类型改成 HeroNode2
    public void update(HeroNode2 newHeroNode) {
    
    
        // 判断是否空
        if (head.next == null) {
    
    
            System.out.println("链表为空~");
            return;
        }
        // 找到需要修改的节点, 根据no编号
        // 定义一个辅助变量
        HeroNode2 temp = head.next;
        boolean flag = false; // 表示是否找到该节点
        while (true) {
    
    
            if (temp == null) {
    
    
                break; // 已经遍历完链表
            }
            if (temp.no == newHeroNode.no) {
    
    
                // 找到
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        // 根据flag 判断是否找到要修改的节点
        if (flag) {
    
    
            temp.name = newHeroNode.name;
            temp.nickname = newHeroNode.nickname;
        } else {
    
     // 没有找到
            System.out.printf("没有找到 编号 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
        }
    }

4.从双向链表中删除一个节点,
说明
1 对于双向链表，我们可以直接找到要删除的这个节点
2 找到后，自我删除即可
temp.pre.next = temp.next;
temp.next.pre = temp.pre;

 // 从双向链表中删除一个节点,
    // 说明
    // 1 对于双向链表，我们可以直接找到要删除的这个节点
    // 2 找到后，自我删除即可
    // temp.pre.next = temp.next;
    //temp.next.pre = temp.pre;
    public void del(int no) {
    
    
        // 判断当前链表是否为空
        if (head.next == null) {
    
    // 空链表
            System.out.println("链表为空，无法删除");
            return;
        }
        HeroNode2 temp = head.next; // 辅助变量(指针)
        boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
        while (true) {
    
    
            if (temp == null) {
    
     // 已经到链表的最后
                break;
            }
            if (temp.no == no) {
    
    
                // 找到的待删除节点的前一个节点temp
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next; // temp后移，遍历
        }
        // 判断flag
        if (flag) {
    
     // 找到
            // 可以删除
            // temp.next = temp.next.next;[单向链表]
            temp.pre.next = temp.next;
            // 这里我们的代码有问题?
            // 如果是最后一个节点，就不需要执行下面这句话，否则出现空指针
            if (temp.next != null) {
    
    
                temp.next.pre = temp.pre;
            }
        } else {
    
    
            System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
        }
    }

完整代码：

public class DoubleLinkedListDemo {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        System.out.println("双向链表的测试");
        // 先创建节点
        HeroNode2 hero1 = new HeroNode2(1, "宋江", "及时雨");
        HeroNode2 hero2 = new HeroNode2(2, "卢俊义", "玉麒麟");
        HeroNode2 hero3 = new HeroNode2(3, "吴用", "智多星");
        HeroNode2 hero4 = new HeroNode2(4, "林冲", "豹子头");
        // 创建一个双向链表
        DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
        //doubleLinkedList.add(hero1);
        //doubleLinkedList.add(hero4);
        //doubleLinkedList.add(hero3);
        //doubleLinkedList.add(hero2);
        doubleLinkedList.addByOrder(hero1);
        doubleLinkedList.addByOrder(hero4);
        doubleLinkedList.addByOrder(hero3);
        doubleLinkedList.addByOrder(hero2);
        doubleLinkedList.list();

        // 修改
        HeroNode2 newHeroNode = new HeroNode2(4, "公孙胜", "入云龙");
        doubleLinkedList.update(newHeroNode);
        System.out.println("修改后的链表情况");
        doubleLinkedList.list();

        // 删除
        doubleLinkedList.del(3);
        System.out.println("删除后的链表情况~~");
        doubleLinkedList.list();

    }
}

// 创建一个双向链表的类
class DoubleLinkedList {
    
    
    // 先初始化一个头节点, 头节点不要动, 不存放具体的数据
    private HeroNode2 head = new HeroNode2(0, "", "");
    // 返回头节点
    public HeroNode2 getHead() {
    
    
        return head;
    }
    // 遍历双向链表的方法
    // 显示链表[遍历]
    public void list() {
    
    
        // 判断链表是否为空
        if (head.next == null) {
    
    
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        // 因为头节点，不能动，因此我们需要一个辅助变量来遍历
        HeroNode2 temp = head.next;
        while (true) {
    
    
            // 判断是否到链表最后
            if (temp == null) {
    
    
                break;
            }
            // 输出节点的信息
            System.out.println(temp);
            // 将temp后移， 一定小心
            temp = temp.next;
        }
    }

    // 添加一个节点到双向链表的最后.
    public void add(HeroNode2 heroNode) {
    
    
        // 因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp
        HeroNode2 temp = head;
        // 遍历链表，找到最后
        while (true) {
    
    
            // 找到链表的最后
            if (temp.next == null) {
    
    //
                break;
            }
            // 如果没有找到最后, 将将temp后移
            temp = temp.next;
        }
        // 当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
        // 形成一个双向链表
        temp.next = heroNode;
        heroNode.pre = temp;
    }

   //按序插入节点，即插入双向链表的中间
    public void addByOrder(HeroNode2 heroNode){
    
    
        // 因为头节点，不能动，因此我们需要一个辅助变量来遍历
        HeroNode2 temp = head;
        // 遍历链表，找到最插入的位置
        boolean flag = false; // flag标志添加的编号是否存在，默认为false
        while (true) {
    
    
            if (temp.next == null) {
    
    //说明链表已经遍历完了
                break;
            }
            if (temp.next.no > heroNode.no) {
    
    //找到位置
                break;
            } else if (temp.no == heroNode.no) {
    
     //说明希望添加的编号已经存在
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;//后移
        }
        if (flag) {
    
    
            System.out.printf("准备插入的节点编号%d已经存在 ，不能在加入", heroNode.no);
        } else {
    
    
            //插入到链表中,temp的后面
            heroNode.next = temp.next;
            if (temp.next!=null) {
    
    //插入再中间，注意空指针，如果不是插入在中间，temp.next.pre会出现空指针异常
                temp.next.pre = heroNode;
            }
            heroNode.pre = temp;
            temp.next = heroNode;
        }
    }

    // 修改一个节点的内容, 可以看到双向链表的节点内容修改和单向链表一样
    // 只是 节点类型改成 HeroNode2
    public void update(HeroNode2 newHeroNode) {
    
    
        // 判断是否空
        if (head.next == null) {
    
    
            System.out.println("链表为空~");
            return;
        }
        // 找到需要修改的节点, 根据no编号
        // 定义一个辅助变量
        HeroNode2 temp = head.next;
        boolean flag = false; // 表示是否找到该节点
        while (true) {
    
    
            if (temp == null) {
    
    
                break; // 已经遍历完链表
            }
            if (temp.no == newHeroNode.no) {
    
    
                // 找到
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        // 根据flag 判断是否找到要修改的节点
        if (flag) {
    
    
            temp.name = newHeroNode.name;
            temp.nickname = newHeroNode.nickname;
        } else {
    
     // 没有找到
            System.out.printf("没有找到 编号 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
        }
    }

    // 从双向链表中删除一个节点,
    // 说明
    // 1 对于双向链表，我们可以直接找到要删除的这个节点
    // 2 找到后，自我删除即可
    // temp.pre.next = temp.next;
    //temp.next.pre = temp.pre;
    public void del(int no) {
    
    
        // 判断当前链表是否为空
        if (head.next == null) {
    
    // 空链表
            System.out.println("链表为空，无法删除");
            return;
        }
        HeroNode2 temp = head.next; // 辅助变量(指针)
        boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
        while (true) {
    
    
            if (temp == null) {
    
     // 已经到链表的最后
                break;
            }
            if (temp.no == no) {
    
    
                // 找到的待删除节点的前一个节点temp
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next; // temp后移，遍历
        }
        // 判断flag
        if (flag) {
    
     // 找到
            // 可以删除
            // temp.next = temp.next.next;[单向链表]
            temp.pre.next = temp.next;
            // 这里我们的代码有问题?
            // 如果是最后一个节点，就不需要执行下面这句话，否则出现空指针
            if (temp.next != null) {
    
    
                temp.next.pre = temp.pre;
            }
        } else {
    
    
            System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
        }
    }
}

// 定义HeroNode2 ， 每个HeroNode 对象就是一个节点
class HeroNode2 {
    
    
    public int no;
    public String name;
    public String nickname;
    public HeroNode2 next; // 指向下一个节点, 默认为null
    public HeroNode2 pre; // 指向前一个节点, 默认为null
    // 构造器

    public HeroNode2(int no, String name, String nickname) {
    
    
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }

    // 为了显示方法，我们重新toString
    @Override
    public String toString() {
    
    
        return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
    }

}