由于链表中,在某一时间段内每个元素使用的频率不同,所以,依赖于这种特点,产生了自组织链表,来提高链表的查找效率。
自组织链表可以动态的组织链表,有很多种方法,这里列举4种:
1、前移法:找到需要的元素之后,将它放到链表开头
2、换位法:找到需要的元素之后,将它和前驱交换位置
3、计数法:在结点中记录被访问的次数,根据被访问的次数,对链表进行排序
4、排序法:根据链表结点本身的属性进行排序
以前移法为例,在应用访问数据库时,通常是某个用户对与其相关的信息进行频繁的操作。这样,采用前移法时,就能将正在被访问的元素放在链表开头,大大提高了查找效率。
下面以前移法为例,实现一个自组织链表。
该实现在普通单向链表的代码上进行添加和修改,直接实现了前移法。
package autoOrganizedList;
public class LinkedList {
public int length = 0; //链表长度,该属性不重要,下面的方法中也没有用到,但是维护了该属性
public Node head = null; //链表头节点的指针
public Node tail = null; //链表尾节点的指针
LinkedList(){
}
int isEmpty(){ //判断链表是否为空,头指针为0代表空
return head == null?1:0;
}
//向链表头添加数据
void addToHead(int aValue){
head = new Node(aValue, head); //添加节点
if (tail == null) tail = head; //如果尾指针为空,说明链表本身为空,更新尾指针
length++;
}
//向链表尾添加数据
void addToTail(int aValue){
//如果尾指针为空,说明链表本身为空,更新尾指针和头指针
if (tail == null) head = tail = new Node(aValue);
//否则只更新尾指针
else tail = tail.next = new Node(aValue);
length++;
}
//从链表头删除数据
int deleteFromHead(){
//如果链表为空,无法删除,返回-1
if (head == null) return -1;
//记录被删除的值
int deletedValue = head.value;
if (head == tail) //如果链表只有一个结点,那么删除后头和尾都为空
head = tail = null;
else
head = head.next;
length--;
return deletedValue; //返回被删除的值
}
int deleteFromTail(){
//如果链表为空,无法删除,返回-1
if (head == null) return -1;
//记录被删除的值
int deletedValue = tail.value;
if (head == tail) //如果链表只有一个结点,那么删除后头和尾都为空
head = tail = null;
else {
Node now = null;
for(now=head; now.next!=tail; now=now.next); //遍历链表,找到倒数第二个结点
now.next = null;
tail = now;
}
length--;
return deletedValue; //返回被删除的值
}
int deleteNode(int index){
if (index <= 0) return -1;
//如果链表为空,无法删除,返回-1
if (head == null) return -1;
Node now = null;
int cnt = 1; //计数器
/*
下面的循环作用:
情况1:正常情况下,找到要删除的结点的前一个结点;
情况2:如果要删除的结点序号大于总结点数,使得找到的值停止在NULL
*/
for(now=head; cnt+1<index && now!=null; cnt++,now=now.next);
if(now == null) return -1; //情况2发生,直接返回
//记录被删除的结点指针和值
Node deletedNode = now.next;
int deletedValue = deletedNode.value;
//情况1:将该结点删除
if (cnt == index-1)
now.next = now.next.next;
length--;
//如果末尾结点被删除,更新tail
if (deletedNode.next == null){
tail = now;
}
return deletedValue;
}
//向指定序号处插入结点
void addNode(int value, int index){ //index starts from 1
if (index <= 0) return;
//处理链表为空插入结点的情况
if (head == null && index == 1) {
head = tail = new Node(value);
length++;
return ;
}
//处理在链表头插入数据的情况
if (index == 1){
head = new Node(value, head);
length++;
return ;
}
Node aheadOfAdd = null;
int cnt = 1;
//循环找到要插入的结点之前的那个结点
for (aheadOfAdd=head,cnt=1; aheadOfAdd!=null&&cnt+1<index; cnt++,aheadOfAdd=aheadOfAdd.next);
//如果以上循环因为条件“cnt+1<index”不成立而终止,则因为要插入的结点序号超过了链表总大小
if (index != cnt+1)
return ;
if (aheadOfAdd == null)
return ;
aheadOfAdd.next = new Node(value, aheadOfAdd.next);
length++;
//如果向尾部插入了结点,更新tail
if (aheadOfAdd.next.next == null) tail = aheadOfAdd.next;
}
void printSelf(){ //打印链表内容
Node nodeToPrint = this.head;
System.out.println("Content of LinkedList:");
while(nodeToPrint != null){
System.out.print(String.format("%d ", nodeToPrint.value));
if(nodeToPrint == tail)
System.out.print("tail is reached!\n");
nodeToPrint = nodeToPrint.next;
}
System.out.print("\n");
}
//判断链表是否包含某个值
Node contains(int value){
for(Node now=head; now!=null; now=now.next)
if (now.value == value)
return now;
return null;
}
int nodeIndex(int value){
int cnt=0;
Node now=null;
if (head == null) return -1;
for (cnt=1,now=head; now!=null && now.value!=value; now=now.next,cnt++);
return cnt;
}
Node search(int value){
Node now = contains(value);
if (now == null) return null;
deleteNode(nodeIndex(value));
addToHead(value);
return head;
}
static public void main(String[] argv) {
LinkedList list = new LinkedList();System.out.print(String.format("\t\t%d\n", list.length));
list.addToHead(1);list.printSelf();System.out.print(String.format("\t\t%d\n", list.length));
list.addToHead(2);list.printSelf();System.out.print(String.format("\t\t%d\n", list.length));
list.addToHead(3);list.printSelf();System.out.print(String.format("\t\t%d\n", list.length));
list.addToHead(4);list.printSelf();System.out.print(String.format("\t\t%d\n", list.length));
list.addToTail(100);list.printSelf();System.out.print(String.format("\t\t%d\n", list.length));
list.addToTail(101);list.printSelf();System.out.print(String.format("\t\t%d\n", list.length));
list.addToTail(102);list.printSelf();System.out.print(String.format("\t\t%d\n", list.length));
list.addToTail(103);list.printSelf();System.out.print(String.format("\t\t%d\n", list.length));
//list.deleteNode(8);list.printSelf();System.out.print(String.format("\t\t%d\n", list.length));
list.search(103);list.printSelf();System.out.print(String.format("\t\t%d\n", list.length));
System.out.println(list.contains(21323)==null?0:1);
}
}
class Node{
public int value; //存储节点的值
Node next; //存储下一个节点的指针
Node(int aValue){
this.value = aValue;
this.next = null;
}
Node(int aValue, Node aNext){ //构造函数,必须传入结点的值,下一个节点默认为NULL
this.value = aValue;
this.next = aNext;
}
};