算法是什么（二）手写个链表（java）

算法是什么（二）手写个链表（java）

 

liuyuhang原创，未经允许禁止转载

目录

算法是什么（〇）

很多语言的API中都提供了链表实现，或者扩展库中实现了链表。

但是更多的情况下，Map（或hash）和List（非定容数组）的使用率更高。

这并非意味着链表不应该掌握或不使用了。

链表本质上是一种及其高等的数据结构展现，扩展性极强。

链表可轻松扩展成树结构，二叉树，环，栈，队列，双向队列等。

很多种数据结构都是依据链表的形式扩展出来的，虽然我知道的并不多，但是我知道链表的重要性。

所以，手写一个链表试试。

1、本质

链表的本质是Node（节点），其中保存着信息（info），前一个节点（prevNode），后一个节点（nextNode）。

和基础操作API构成

 

2、特性

链表为了操作的方便性，多数会将链表做成双向链表，即既包含next，又包含prev

3、基础API

链表的操作，至少需要增删改查，不然还算啥容器了：

　　增：默认从末尾添加，添加指定index，在首添加三种方式添加单一元素。

　　删：删除头，删除尾，删除指定index的元素，删除当前指针元素。

　　改：设置头，设置尾，设置指定index的元素，设置当前指针元素。

　　查：获取当前指针元素，获取首元素，获取尾元素，获取下一个元素，获取上一个元素，获取指定index的元素

　　有些API还提供了更多的操作：

　　获取当前容器的size

　　获取当前指针的index

　　迭代器

　　排序工具

　　判空

　　克隆

　　转数组

　　逆转

　　去重复

　　序列化

　　等等。。。

链表可做的操作会比想象的多的多。

4、Java中的链表

　

Java中常用的链表是LinkedList，实现了List接口，继承AbstractLinkedList。同时还有其他接口

同时，还有Queue大类，并非在Collection接口下，但是底层有些是使用链表实现的，功能有些是重复的。

对于需要作为原子操作的各种功能的队列来说，可以考虑。

在扩展Java中的链表的时候，有几种方式供选择：

　　①继承LinkedList，添加扩展算法；

　　②实现List，继承AbstractLinkedList，同时扩展算法；

　　③使用装饰模式，在构造器中调用链表的构造器，同时扩展算法；

　　④不受约束自己写一个吧。。。

5、写一个简单的链表

我尝试写了一个简单的链表，以前也大概看过C的链表和Java的链表，写的过程中全凭记忆，

大约花了十个小时才写完，哩哩啦啦好多天。

代码拙劣，为了以后尝试链表的其他算法（排序，转换，反转，环链表，扩展二叉树）做准备。

代码如下：

package com.FM.ArrayStudy;

public class SimpleLinkedList<T> {

    private Node<T> pointer;// 当前指针节点
    private Node<T> firstNode;// 首个节点
    private Node<T> lastNode;// 末尾节点
    private Integer index = 0;// 当前指针index
    private Integer size = 0;// 当前容量

    /**
     * 获取当前pointer的info
     * @return
     */
    public T getThis() {
        if (null == pointer) {
            return firstNode.info;
        } else {
            return pointer.info;
        }
    }

    /**
     * 获取下一个元素的内容,若没有下一个元素,则返回null
     * 
     * @return
     */
    public T getNext() {
        if (index.equals(size - 1)) {
            return null;
        } else {
            if (null == pointer) {
                pointer = firstNode;
                pointer = pointer.next;
                T info = pointer.info;
                index++;
                return info;
            } else {
                pointer = pointer.next;
                T info = pointer.info;
                index++;
                return info;
            }
        }
    }

    /**
     * 修改指定index的元素的方法
     * 
     * @param index
     * @param t
     * @throws Exception
     */
    public void set(Integer index, T t) throws Exception {
        if (index > -1 && index < size - 1) {
            Node<T> node = getNodeByIndex(index);
            node.info = t;
        } else {
            throw new Exception("get ele " + index + " out of index");
        }
    }

    /**
     * 修改首元素
     * 
     * @param t
     */
    public void setFirst(T t) {
        firstNode.info = t;
    }

    /**
     * 修改尾元素
     * 
     * @param t
     */
    public void setLast(T t) {
        lastNode.info = t;
    }

    /**
     * 从指定index移除node的方法
     * 
     * @param index
     * @throws Exception
     */
    public void remove(Integer index) throws Exception {
        if (index > -1 && index < size) {
            if (index.equals(0)) {
                Node<T> node = getNodeByIndex(1);
                firstNode = node;
                firstNode.prve = null;
            } else if (index.equals(size - 1)) {
                Node<T> node = getNodeByIndex(size - 2);
                lastNode = node;
                lastNode.next = null;
            } else {
                Node<T> node = getNodeByIndex(index);
                Node<T> nextNode = node.next;
                Node<T> prveNode = node.prve;
                prveNode.next = nextNode;
                nextNode.prve = prveNode;
                node = null;
            }
            size--;
        } else {
            throw new Exception("get ele " + index + " out of index");
        }

    }

    /**
     * 获取当前元素在链表中的位置
     * 
     * @return
     */
    public int getIndex() {
        return index;
    }

    /**
     * 获取当前链表size的方法
     * 
     * @return
     */
    public Integer size() {
        return size;
    }

    /**
     * 判断容器是否为空的方法,为空返回true
     * 
     * @return
     */
    public boolean isEmpty() {
        if (size.equals(0)) {
            return true;
        } else {
            return false;
        }

    }

    /**
     * 根据index查询链表中元素的方法
     * 
     * @param index
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public T getByIndex(Integer index) throws Exception {
        if (index > -1 && index < size) {
            Node<T> nodeByIndex = getNodeByIndex(index);
            return nodeByIndex.info;
        } else {
            throw new Exception("get ele " + index + " out of index");
        }
    }

    /**
     * 根据index获取node的方法
     * 
     * @param index
     * @return
     */
    private Node<T> getNodeByIndex(Integer index) {
        Node<T> temp = firstNode;// 取firstnode
        if (index != 0) {// 查看当前index,若index!=0,则递归直到index
            for (int i = 0; i < index; i++) {
                temp = temp.next;
            }
        }
        this.index = index;// 调整当前index
        return temp;// 返回节点
    }

    /**
     * 向链表末尾默认添加一个元素的方法
     * 
     * @param t
     */
    public void add(T t) {
        if (size == 0) {// 首次创建
            Node<T> node = new Node<T>();
            firstNode = node;
            lastNode = node;
            node.info = t;
            size++;
        } else {
            lastNode.next = new Node<T>();
            lastNode.next.info = t;
            lastNode.next.prve = lastNode;
            lastNode = lastNode.next;
            size++;
        }
    }

    /**
     * 在首添加元素
     * 
     * @param t
     */
    public void addFirst(T t) {
        if (size == 0) {
            add(t);
        } else {
            Node<T> node = new Node<T>();
            node.info = t;
            node.next = firstNode;
            node.prve = null;
            firstNode.next = node;
            size++;
        }
    }

    /**
     * 在尾部添加元素
     * 
     * @param t
     */
    public void addLast(T t) {
        add(t);
    }

    /**
     * Node节点 链表内部数据结构和指针
     * 
     * @author Liuyuhang
     * @param <T>
     */
    private class Node<T> {
        T info;// 储存info
        Node<T> next;// 下一个节点指针
        Node<T> prve;// 上一个节点指针

        @Override
        public String toString() {// 同时打印next和prev会导致无限引用,堆栈溢出
            return "Node [info=" + info + ", next=" + next + "]";
        }

    }

    @Override
    public String toString() {// 打印first节点会因为next引出整个链表的所有内容
        return "SimpleLinkedList [node=" + firstNode + "]";
    }

}

测试可用，自己拿去玩吧。

以上！