数据结构入门-3-链表

回顾

在这里插入图片描述
最基础的动态数据结构

Linked List

  • 数据存储在节点(Node)中:
class Node{
	E e;
	Node next;
}

最后一个Node的下一个Node为null
在这里插入图片描述

  • 优点 : 真正的动态 不需要处理固定的容量的问题
  • 缺点: 丧失了随机访问的能力
public class LinkedList<E> {

    private class Node{
        public E e;
        public Node next;

        public Node(E e, Node next){
            this.e = e;
            this.next = next;
        }

        public Node(E e){
            this(e, null);
        }

        public Node(){
            this(null, null);
        }

        @Override
        public String toString(){
            return e.toString();
        }
    }

}

在这里插入图片描述
在链表头添加元素

    //为链表头添加元素
    public void addFirst(E e){
//        Node node = new Node(e);
//        node.next = head;
//        head = node;

        head = new(e,head);
        size ++;
    }

在链表中间添加元素
prev:插入节点之前的那一个节点
在这里插入图片描述

 //在链表index(0-based)位置添加元素e
    public void add(index,e){
        if(index < 0 || index > size)
            throw new IllegealArgumentException("error");

        if(index == 0)
            addFirst(e);
        else{
            Node prev = head;
            for(int i = 0;i < index -1 ; i ++)
                prev = prev.next;

            Node node = new Node(e);
            node.next = prev.next;
            prev.next = node.next;

            prev.next = new Node(e,prev.next);
            size ++;
        }
    }

    //在末尾添加
    public void addLast(E e){
        add(size ,e);
    }

在链表中添加虚拟头结点

dummyHead:虚拟头结点
在这里插入图片描述

public class LinkedList<E> {

    private class Node{
        public E e;
        public Node next;

        public Node(E e, Node next){
            this.e = e;
            this.next = next;
        }

        public Node(E e){
            this(e, null);
        }

        public Node(){
            this(null, null);
        }

        @Override
        public String toString(){
            return e.toString();
        }
    }

    private Node dummyHead;
    private int size;

    public LinkedList(){
        dummyHead = new Node();
        size = 0;
    }

    // 获取链表中的元素个数
    public int getSize(){
        return size;
    }

    // 返回链表是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return size == 0;
    }

    // 在链表的index(0-based)位置添加新的元素e
    // 在链表中不是一个常用的操作,练习用:)
    public void add(int index, E e){

        if(index < 0 || index > size)
            throw new IllegalArgumentException("Add failed. Illegal index.");

        Node prev = dummyHead;
        for(int i = 0 ; i < index ; i ++)
            prev = prev.next;

        prev.next = new Node(e, prev.next);
        size ++;
    }

    // 在链表头添加新的元素e
    public void addFirst(E e){
        add(0, e);
    }

    // 在链表末尾添加新的元素e
    public void addLast(E e){
        add(size, e);
    }
}

链表的查询遍历和修改

//bianli
public E get(int index){
    if(index < 0 || index >= size){
        throw new IllegalArgumentException("error!");
    }

    Node cur = dummyHead.next;
    for(int i = 0 ; i < index; i ++){
        cur = cur.next;
    }
    return cur.e;
}

//或得链表的第一个元素
public E getFirst(){
    return get(0);
}

//
public E getLast(){
    return get(size - 1);
}

//查找链表中是否存在元素e

//查找链表中是否存在元素e
public boolean contains(E e){
    Node cur = dummyHead.next;
    while(cur != null){
        if(cur.e.equals(e))
            return true;
        cur = cur.next;
    }
    retrun false;

}

遍历所有的元素

   // 修改链表的第index(0-based)个位置的元素为e
    // 在链表中不是一个常用的操作,练习用:)
    public void set(int index, E e){
        if(index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Set failed. Illegal index.");

        Node cur = dummyHead.next;
        for(int i = 0 ; i < index ; i ++)
            cur = cur.next;
        cur.e = e;
    }

    // 查找链表中是否有元素e
    public boolean contains(E e){
        Node cur = dummyHead.next;
        while(cur != null){
            if(cur.e.equals(e))
                return true;
            cur = cur.next;
        }
        return false;
    }

    @Override
    public String toString(){
        StringBuilder res = new StringBuilder();

//        Node cur = dummyHead.next;
//        while(cur != null){
//            res.append(cur + "->");
//            cur = cur.next;
//        }
        for(Node cur = dummyHead.next ; cur != null ; cur = cur.next)
            res.append(cur + "->");
        res.append("NULL");

        return res.toString();
    }
}

链表中删除元素

在这里插入图片描述

  // 从链表中删除元素e
    public void removeElement(E e){

        Node prev = dummyHead;
        while(prev.next != null){
            if(prev.next.e.equals(e))
                break;
            prev = prev.next;
        }

        if(prev.next != null){
            Node delNode = prev.next;
            prev.next = delNode.next;
            delNode.next = null;
            size --;
        }
    }

    @Override
    public String toString(){
        StringBuilder res = new StringBuilder();

        Node cur = dummyHead.next;
        while(cur != null){
            res.append(cur + "->");
            cur = cur.next;
        }
        res.append("NULL");

        return res.toString();
    }

链表的时间复杂度分析

在这里插入图片描述

使用链表实现栈

在这里插入图片描述

public class LinkedListStack<E> implements Stack<E> {

    private LinkedList<E> list;

    public LinkedListStack(){
        list = new LinkedList<>();
    }

    @Override
    public int getSize(){
        return list.getSize();
    }

    @Override
    public boolean isEmpty(){
        return list.isEmpty();
    }

    @Override
    public void push(E e){
        list.addFirst(e);
    }

    @Override
    public E pop(){
        return list.removeFirst();
    }

    @Override
    public E peek(){
        return list.getFirst();
    }

    @Override
    public String toString(){
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        res.append("Stack: top ");
        res.append(list);
        return res.toString();
    }

    public static void main(String[] args) {

        LinkedListStack<Integer> stack = new LinkedListStack<>();

        for(int i = 0 ; i < 5 ; i ++){
            stack.push(i);
            System.out.println(stack);
        }

        stack.pop();
        System.out.println(stack);
    }
}

使用链表实现队列

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

public class LinkedListQueue<E> implements Queue<E> {

    private class Node{
        public E e;
        public Node next;

        public Node(E e, Node next){
            this.e = e;
            this.next = next;
        }

        public Node(E e){
            this(e, null);
        }

        public Node(){
            this(null, null);
        }

        @Override
        public String toString(){
            return e.toString();
        }
    }

    private Node head, tail;
    private int size;

    public LinkedListQueue(){
        head = null;
        tail = null;
        size = 0;
    }

    @Override
    public int getSize(){
        return size;
    }

    @Override
    public boolean isEmpty(){
        return size == 0;
    }

    @Override
    public void enqueue(E e){
        if(tail == null){
            tail = new Node(e);
            head = tail;
        }
        else{
            tail.next = new Node(e);
            tail = tail.next;
        }
        size ++;
    }

    @Override
    public E dequeue(){
        if(isEmpty())
            throw new IllegalArgumentException("Cannot dequeue from an empty queue.");

        Node retNode = head;
        head = head.next;
        retNode.next = null;
        if(head == null)
            tail = null;
        size --;
        return retNode.e;
    }

    @Override
    public E getFront(){
        if(isEmpty())
            throw new IllegalArgumentException("Queue is empty.");
        return head.e;
    }

    @Override
    public String toString(){
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        res.append("Queue: front ");

        Node cur = head;
        while(cur != null) {
            res.append(cur + "->");
            cur = cur.next;
        }
        res.append("NULL tail");
        return res.toString();
    }

    public static void main(String[] args){

        LinkedListQueue<Integer> queue = new LinkedListQueue<>();
        for(int i = 0 ; i < 10 ; i ++){
            queue.enqueue(i);
            System.out.println(queue);

            if(i % 3 == 2){
                queue.dequeue();
                System.out.println(queue);
            }
        }
    }
}
发布了154 篇原创文章 · 获赞 605 · 访问量 23万+

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/weixin_39381833/article/details/89299018