一、概述
双向链表也叫双向表，是链表的一种，它由多个结点组成，每个结点都由一个数据域和两个指针域组成，数据域用来存储数据，其中一个指针域用来指向其后继结点，另一个指针域用来指向前驱结点。链表的头结点的数据域不存储数据，指向前驱结点的指针域值为null，指向后继结点的指针域指向第一个真正存储数据的结点。
二、节点类
2.1 API设计
| 类名 | Node |
|---|---|
| 构造方法 | Node(T t,Node pre,Node next)：创建Node对象 |
| 成员变量 | T item:存储数据 Node next：指向下一个结点 Node pre：指向上一个节点 |
2.2 实现
// 结点内部类
private class Node {
public Node(T item, Node pre, Node next) {
this.item = item;
this.pre = pre;
this.next = next;
}
//存储数据
public T item;
//指向上一个结点
public Node pre;
//指向下一个结点
public Node next;
}
三、双向链表
3.1 API设计
| 类名 | TowWayLinkList |
|---|---|
| 构造方法 | TowWayLinkList()：创建TowWayLinkList对象 |
| 成员方法 | 1.public void clear()：空置线性表 2.publicboolean isEmpty()：判断线性表是否为空，是返回true，否返回false 3.public int length():获取线性表中元素的个数 4.public T get(int i):读取并返回线性表中的第i个元素的值 5.public void insert(T t)：往线性表中添加一个元素； 6.public void insert(int i,T t)：在线性表的第i个元素之前插入一个值为t的数据元素。 7.public T remove(int i):删除并返回线性表中第i个数据元素。 8.public int indexOf(T t):返回线性表中首次出现的指定的数据元素的位序号，若不存在，则返回-1。 9.public T getFirst():获取第一个元素 10.public T getLast():获取最后一个元素 |
| 成员内部类 | private class Node:结点类 |
| 成员变量 | 1.private Node first:记录首结点 2.private Node last:记录尾结点 3.private int N:记录链表的长度 |
3.2 实现
public class TwoWayLinkList<T> implements Iterable {
// 首节点
private Node head;
// 最后一个节点
private Node last;
// 链表长度
private int N;
// 结点类
private class Node {
public Node(T item, Node pre, Node next) {
this.item = item;
this.pre = pre;
this.next = next;
}
//存储数据
public T item;
//指向上一个结点
public Node pre;
//指向下一个结点
public Node next;
}
public TwoWayLinkList() {
last = null;
head = new Node(null, null, null);
N = 0;
}
// 清空链表
public void clear() {
last = null;
head.next = last;
head.pre = null;
head.item = null;
N = 0;
}
// 获取链表长度
public int length() {
return N;
}
// 判断链表是否为空
public boolean isEmpty() {
return N == 0;
}
// 插入元素t
public void insert(T t) {
if (last == null) {
last = new Node(t, head, null);
head.next = last;
} else {
Node oldLast = last;
Node node = new Node(t, oldLast, null);
oldLast.next = node;
last = node;
}
// 长度+1
N++;
}
// 向指定位置i处插入元素t
public void insert(int i, T t) {
if (i < 0 || i >= N) {
throw new RuntimeException("位置不合法！");
}
// 找到位置i的前一个节点
Node pre = head;
for (int index = 0; index < i; index++) {
pre = pre.next;
}
// 当前节点
Node curr = pre.next;
// 构建新节点
Node newNode = new Node(t, pre, curr);
curr.pre = newNode;
pre.next = newNode;
// 长度+1
N++;
}
// 获取指定位置i处的元素
public T get(int i) {
if (i < 0 || i >= N) {
throw new RuntimeException("位置不合法！");
}
// 寻找当前节点
Node curr = head.next;
for (int index = 0; index < i; index++) {
curr = curr.next;
}
return curr.item;
}
// 找到元素t在链表中第一次出现的位置
public int indexOf(T t) {
Node n = head;
for (int i = 0; n.next != null; i++) {
n = n.next;
if (n.next.equals(t)) {
return i;
}
}
return -1;
}
// 删除位置i处的元素，并返回该元素
public T remove(int i) {
if (i < 0 || i >= N) {
throw new RuntimeException("位置不合法");
}
// 寻找i位置的前一个元素
Node pre = head;
for (int index = 0; index < i; index++) {
pre = pre.next;
}
// i位置的元素
Node curr = pre.next;
// i位置元素的下一个元素
Node curr_next = curr.next;
pre.next = curr_next;
curr_next.pre = pre;
// 长度-1
N--;
return curr.item;
}
// 获取第一个元素
public T getFirst() {
if (isEmpty()) {
return null;
}
return head.next.item;
}
// 获取最后一个元素
public T getLast() {
if (isEmpty()) {
return null;
}
return last.item;
}
@Override
public Iterator<T> iterator() {
return new TIterator();
}
private class TIterator implements Iterator {
private Node n = head;
@Override
public boolean hasNext() {
return n.next != null;
}
@Override
public Object next() {
n = n.next;
return n.item;
}
}
}
3.3 测试
public class TwoWayLinkListTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
TwoWayLinkList<String> list = new TwoWayLinkList<>();
list.insert("乔峰");
list.insert("虚竹");
list.insert("段誉");
list.insert(1, "鸠摩智");
list.insert(3, "叶二娘");
for (Object str: list) {
// 为什么不能用String类型来接？
System.out.println(str);
}
System.out.println("----------------------");
String tow = list.get(2);
System.out.println(tow);
System.out.println("-------------------------");
String remove = list.remove(3);
System.out.println(remove);
System.out.println(list.length());
System.out.println("--------------------");
System.out.println(list.getFirst());
System.out.println(list.getLast());
}
}