Java实现链表结构

按链表的组织形式分有ArrayList和LinkList两种。ArrayList内部其实是用数组的形式实现链表，比较适合链表大小确定或较少对链表进行增删操作的情况，同时对每个链表节点的访问时间都是constant；

而LinkList内部以一个List实现链表，比较适合需要频繁对链表进行操作的情况，对链表节点的访问时间与链表长度有关O(N)。

另外，根据实现形式可以分为直接式和使用Iterator（迭代模式）两种方法。使用Iterator时，需要实现

java.lang中的Iterable接口（或者也可以自己在链表内部定义自己的Iterator method）

使用迭代模式的优点：
1，实现功能分离，简化容器接口。让容器只实现本身的基本功能，把迭代功能委托给外部类实现，符合类的设计原则。
2，隐藏容器的实现细节。
3，为容器或其子容器提供了一个统一接口，一方面方便调用；另一方面使得调用者不必关注迭代器的实现细节。

4，可以为容器或其子容器实现不同的迭代方法或多个迭代方法。

5. 迭代效率高：Iterator 集合框架中的接口，主要用于迭代集合中的元素，而对于像LinkedList，如果你用For循环，则LinkedList的get（）方法效率是非常低的，因为它每次访问一个元素都要从头开始。而对于Iterator来说，它就像你用吸管从饮料瓶吸饮料一样，每吸一口就消耗掉一点，它的迭代效率很高。

我觉得第4点说的很好，对于一堆数据而言，不同的人（或业务逻辑）使用它的方式也不尽相同，定义一个theIterator继承Iterator，不仅提供next，hasNext 以及remove这个最小的操作集合，同时也可以提供更多的其它方法。在theIterator的实现类中，具体实现不同的迭代方法，比如顺序、逆序或根据其它语义进行遍历等，再通过类厂的方式将一个theIterator实现的对象交给用户使用。

首先是直接式实现链表的例子，这个例子只提供了几种链表操作的基本方法，仅用于示意：

public class MyList<AnyType>  {  
  
private class Node<AnyType>{  
  
public  Node<AnyType> pre;  
  
public  Node<AnyType> next;  
  
public  AnyType      data;  
  
public Node(AnyType d, Node<AnyType>p, Node<AnyType> n){}  
  
public Node(){}  
  
}  
  
private int theSize;  
  
private Node<AnyType> Header;  
  
private Node<AnyType> Tail;  
  
public MyList(){}  
  
public void add(AnyType item){}  
  
public boolean isEmpty(){}  
  
public int size(){}  
  
public AnyType get( int idx){}  
  
public void print(){}  
  
}

Node<AnyType>类定义了双向链表中节点的结构，它是一个私有类，而其属性和构造函数都是公有的，这样，其父类可以直接访问其属性，而外部类根本不知道Node类的存在。Data是节点中的数据，pre指向前一个Node节点，next指向后一个Node节点。其构造函数的实现如下，不解释：

[java] view plain copy
public Node(AnyType d, Node<AnyType>p, Node<AnyType> n){  
  
this.data = d;  
  
this.pre = p;  
  
this.next = n;  
  
}  
  
public Node(){  
  
this.data = null;  
  
this.pre = null;  
  
this.next = null;  
  
}

下面我们看一下链表的构造函数实现：

[java] view plain copy
public MyList(){  
  
theSize = 0;  
  
Header = new Node<AnyType>(null,null,null);  
  
Tail   =  new Node<AnyType>(null,Header,null);  
  
Header.next = Tail;  
  
}

我们构造了一个带有头、尾节点的双向链表，头节点的Next指向尾节点，为节点的pre指向头节点。链表长度起始为0。

继续贴上链表类其它方法的实现，不解释了，应该比较清楚：

[java] view plain copy
public void add(AnyType item){  
  
     Node<AnyType> aNode = new Node<AnyType>(item,null,null);  
  
     Tail.pre.next = aNode;  
  
     aNode.pre = Tail.pre;  
  
     aNode.next = Tail;  
     
     Tail.pre = aNode;  
  
     theSize++;  
  
}  
  
public boolean isEmpty(){  
  
     return ( theSize == 0);  
  
}  
  
public int size(){  
  
     return theSize;  
  
}  
  
public AnyType get( int idx){  
  
     if(idx > theSize-1 || idx < 0)  
  
           throw new IndexOutOfBoundsException();  
  
     Node<AnyType> current = new Node<AnyType>(null,Header,null);  
  
    for(int i = 0; i<idx; i++)  
  
       current = current.next;  
  
   return current.data;  
  
}  
  
public void print(){  
  
    Node<AnyType> current = Header.next;  
  
while(current.next != null){  
   //如果AnyType是你自己定义 //的数据类型，那么请务必提供  
   //一个toString方法，要么就不  
   //要在链表里实现print方法。  
  System.out.println(current.data.toString());   
    
  current = current.next;  
  
}  
  
}

第二个例子是用迭代方法实现链表的例子，下面是类定义：

[java] view plain copy
public class MyListItr<Type> implements Iterable<Type> {  
  
private class Node<Type>{  
  
public Type data;  
  
public Node<Type> pre;  
  
public Node<Type> next;  
  
public Node(){}  
  
public Node(Type d, Node<Type> p, Node<Type> n){}  
  
}  
  
private Node<Type> Header;  
  
private Node<Type> Tail;  
  
private int theSize;  
  
public MyListItr(){}  
  
public void add(Type item){}  
  
public void print(){}  
  
public int size(){}  
  
@Override  
  
public Iterator<Type> iterator() {}  
  
private class MyListIterator implements Iterator<Type>{  
  
@Override  
  
public boolean hasNext() {}  
  
@Override  
  
public Type next() {}  
  
@Override  
  
public void remove() {}  
  
}  
  
}

这里主要说一下与前面例子不同的地方：MyListItr类实现了java.lan.Itrable接口，因此我们必须实现其public Iterator<Type> iterator() {}方法，它的返回值是一个迭代器对象，那么我就定义一个内部私有类——MyListIterator，这个类实现了iterator接口。在public Iterator<Type> iterator() 方法中，我就构造这么一个MyListIterator的对象并返回。

Iterator接口有三个方法是我们必须实现的，hasNext，next和remove，这是迭代操作的最小集合了。对于不同的迭代器执行方式，我们可以定义多个类似MyListIterator这样的实现类，只要在链表类中的iterator() 方法中把具体实现类的对象返回给用户就OK了。

罗嗦两句：我感觉如果我们定义链表类时，如果不继承Iterable接口，而是直接在类内部提供 public theIterator Iterator() 方法，theIterator是一个自定义接口，继承自Iterator接口，这样我们可以提供遵循theIterator接口的各种迭代方式的不同实现类，并通过一个类厂方法在链表的public theIterator Iterator() 方法中把具体迭代实现类的对象交给用户，以此就可以根据不同的需求，提供链表的多种迭代方式。我觉得这种方法是可行的，但并没有具体实验。

下面只贴出链表iterator()方法和迭代实现类的MyListIterator代码，其它方法就不重复贴了：

[java] view plain copy
@Override  
  
public Iterator<Type> iterator() {  
  
return new MyListIterator();  
  
}  
  
private class MyListIterator implements Iterator<Type>{  
  
Node<Type> current = Header.next;  
  
@Override  
  
public boolean hasNext() {  
  
return (current != Tail);  
  
}  
  
@Override  
  
public Type next() {  
  
　　if(!hasNext())  
  
　　　　throw new IndexOutOfBoundsException();　　  
  
　　Type item = current.data;  
  
　　current = current.next;  
  
　　return item;  
}  
  
@Override  
  
public void remove() {  
  
　　if( !hasNext())  
  
　　　　throw new NoSuchElementException();  
  
　　current.pre.next = current.next;  
　　current.next.pre = current.pre;  
　　current = current.next;  
  
　　theSize--;  
}  
  
}

参考博文：https://blog.csdn.net/wangkr111/article/details/7884322