链表拓展之双向链表

前言

在前面已经总结了单链表，有了单链表的基础会很好理解双链表的实现，忘记了可以跳转——>http://t.csdnimg.cn/GFPk9

接下来就由我带着各位看官来认识今天的主角吧~

什么是双向链表

在单链表的基础上，它有两个方向的链接，一个链接指向前一个节点，另一个链接指向下一个节点。每个节点通常包含两个部分：数据(val)部分和两个指针部分，即前向指针(prev)和后向指针(next)。这使得在双向链表中，可以双向遍历数据,搭配下面图片更好理解~

因为是双向链表，为了分清头尾，定义头结点head和尾结点last，同时别忘在各自的末尾置null~这样一个完整的双向链表就表示出来了。

双向链表的基本方法

这里就用图来表示

boolean add(E e)	尾插 e
void add(int index, E element)	将 e 插入到 index 位置
boolean contains(Object o)	判断元素o是否在表中
E remove(int index)	删除 index 位置元素
boolean remove(Object o)	删除遇到的第一个 o
E get(int index)	获取下标 index 位置元素
E set(int index, E element)	将下标 index 位置元素设置为 element
void clear()	清空

这里就引用了LinkedList类，观察代码演示就能理解这些方法的使用。

import java.util.LinkedList;public class Test3 {public static void main(String[] args) {LinkedList<Integer> list=new LinkedList<>();list.add(1);//尾插法list.add(2);list.add(3);list.add(4);System.out.println(list.size());//获取链表长度System.out.println(list);//打印链表System.out.println("插入");list.add(0,5);//指定位置插入System.out.println(list);boolean a= list.contains(4);//判断指定元素是否在list当中System.out.println(a);list.set(0,6);//替换指定位置的元素System.out.println(list);System.out.println("移除");list.remove(0);//移除指定位置list.removeFirst();//头删list.removeLast();//尾删System.out.println(list);list.clear();System.out.println(list);//清空链表
}
}

运行结果如图（搭配代码就能理解通透了）：

双向链表的模拟实现

首先初始化一个双向链表，对于一个单节点，存储的val值，前驱和后继，然后定义头尾节点表示顺序。对比这张图，便好理解了~

1.添加元素

public class MyLinkedList {static class ListNode {public int val;public ListNode prev;//前驱public ListNode next;//后继public ListNode(int val) {this.val = val;}}public ListNode head;// 头结点public ListNode last;// 尾节点

头插法：原理其实和单向链表的头插原理是类似的，不过就是要多考虑一个方向

头插法

        //头插法public void addFirst(int data) {LinkedList node= new LinkedList(data);if(head==null){head=node;last=node;}node.next=head;head.prev=node;head=node;}

尾插法

尾插法的原理是一样的，头插反着来就是了

 //尾插法public void addLast(int data){LinkedList node=new LinkedList(data);if(head==null){head=node;last=head;}node.next=last;last.prev=node;last=node;}

任意位置插入

修改节点的指向的就可以实现这个效果了，注意改变的指向次序

    // 任意位置插入,第一个数据节点为0号下标public boolean addIndex(int index, int data) {if (index < 0 || index > size()) {return false;}if (index == 0) {//头插addFirst(data);return true;}if (index == size()) {//尾插addLast(data);return true;}ListNode cur = findIndex(index);ListNode node = new ListNode(data);node.next = cur;cur.prev.next=node;//cur.prev.next表示的是cur的前一个节点的nextnode.prev = cur.prev;//cur.prev表示的是cur的前一个节点cur.prev=node;return true;}//找到要删除元素的下标public ListNode findIndex(int index) {ListNode cur = head;while (index != 0) {cur = cur.next;index--;}return cur;}

2.删除元素

删除该节点就是没有节点指向它了，直接跨过它了

删除第一次出现的指定元素

    // 删除第一次出现关键字为key的节点public void remove(int key) {ListNode cur = head;while (cur != null) {if (cur.val == key) {if (cur == head) { //头删head = cur.next;if (head != null) {head.prev = null; //如果头节点不为空，将新的头节点的prev设置为null}} else {cur.prev.next = cur.next;//将cur的前一个节点的next指向cur的下一个节点if (cur.next != null) {cur.next.prev = cur.prev;//将cur的下一个节点的prev指向cur的前一个节点}}break;//找到就退出循环}cur = cur.next;}}

删除所有指定元素

两者是很相似的，区别在于有无break跳出循环

    // 删除第一次出现关键字为key的节点public void remove(int key) {ListNode cur = head;while (cur != null) {if (cur.val == key) {if (cur == head) { //头删head = cur.next;if (head != null) {head.prev = null; //如果头节点不为空，将新的头节点的prev设置为null}} else {cur.prev.next = cur.next;//将cur的前一个节点的next指向cur的下一个节点if (cur.next != null) {cur.next.prev = cur.prev;//将cur的下一个节点的prev指向cur的前一个节点}}}cur = cur.next;}}

3.清空链表

清空整张链表也不难，将头尾都置null，将节点间的联系断开即可

//清空整张链表public void clear() {ListNode cur=head;while(cur!=null){ListNode CurN=cur.next;cur.next=null;//逐个断开节点之间的连接cur.prev=null;cur=CurN;}head=last=null;//并将头节点和尾节点都置为null}

4.单双链表相同的方法

下面这三种方法，其实和方向无关了，所以总结在一处，，其实和单向链表是一模一样了

查找指定元素是否在链表中

 //查找是否包含关键字key是否在单链表当中public boolean contains(int key){LinkedList cur=head;while(cur!=null){if(cur.val==key){return true;}cur=cur.next;}return false;}

打印链表

//打印链表public  void display(){LinkedList cur=head;while(cur!=null){System.out.print(cur.val+" ");cur=cur.next;}System.out.println();}

获取链表长度

//得到单链表的长度public int size(){LinkedList cur=head;int count=0;while(cur!=null){count++;cur=cur.next;}return count;}

ArrayList和LinkedList的区别

在实际场景当中，这两种数据结构有着各自的优势，但区别还是要熟悉的，总结在这里了~

不同点	ArrayList	LinkedList
存储空间上	物理上一定连续	逻辑上连续，但物理上不一定连续
随机访问	支持O(1)	不支持：O(N)
头插	需要搬移元素，效率低O(N)	只需修改引用的指向，时间复杂度为O(1)
插入	空间不够时需要扩容	没有容量的概念
应用场景	元素高效存储+频繁访问	任意位置插入和删除频繁