JAVA数据结构--LinkedList双向链表

链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。链表由一系列结点（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。 相比于线性表顺序结构，操作复杂。由于不必须按顺序存储，链表在插入的时候可以达到O(1)的复杂度，比另一种线性表顺序表快得多，但是查找一个节点或者访问特定编号的节点则需要O(n)的时间，而线性表和顺序表相应的时间复杂度分别是O(logn)和O(1)。

 

 

 

本文是按照《数据结构与算法分析》一书实现的双向链表的内容，个人认为链表的难点在于插入和删除的操作，但这点也是链表的优势之处。

package DataStructures;

import java.util.ConcurrentModificationException;
import java.util.Iterator;
import java.util.NoSuchElementException;

public class MyLinkedList<AnyType> implements Iterable<AnyType> {
    /*
     * data当前节点的值
     * prev当前节点的前缀节点
     * next当前节点的后缀节点
     * */
    private static class Node<AnyType>{
        public Node(AnyType d,Node<AnyType> p,Node<AnyType> n){
            data=d;
            prev=p;
            next=n;
        }
        public AnyType data;
        public Node<AnyType> prev;
        public Node<AnyType> next;
    }
    public MyLinkedList() {
        doClear();
        // TODO Auto-generated constructor stub
    }
    public void clear(){
        doClear();
    }
    /* doClear()
     * 将头结点置空
     * 尾节点的前缀置为头节点
     * 头结点的后缀为尾节点
     * */
    private void doClear(){
        beginMarker=new Node<AnyType>(null, null, null);
        endMarker=new Node<AnyType>(null, beginMarker, null);
        beginMarker.next=endMarker;
        theSize=0;
        modCount++;
    }

    public int size(){
        return theSize;
    }
    public boolean isEmpty(){
        return size()==0;
    }
    /*
     * 在链表尾部插入新节点
     * */
    public boolean add(AnyType x){
        add(size(), x);
        return true;
    }
    /*
     * 在链表中插入新节点
     * */
    public void add(int idx,AnyType x){
        addBefore(getNode(idx,0,size()),x);
    }
    public AnyType get(int idx){
        return getNode(idx).data;
    }
    /*
     * 修改某个节点的值
     * */
    public AnyType set(int idx,AnyType newVal){
        Node<AnyType> p=getNode(idx);//p为需要修改的节点
        AnyType oldVal=p.data;
        p.data=newVal;
        return oldVal;
    }
    public AnyType remove(int idx){
        return remove(getNode(idx));
    }
    
    /*
     * 在p节点前插入新的节点
     * */
    private void addBefore(Node<AnyType> p,AnyType x){
        Node<AnyType> newNode=new Node<>(x, p.prev, p);//新节点的前缀为p的前缀，后缀为p
        newNode.prev.next=newNode;//新节点的前缀的后缀为新节点
        p.prev=newNode;//p节点的前缀为p
        theSize++;
        modCount++;
    }
    private AnyType remove(Node<AnyType> p){
        p.next.prev=p.prev;
        p.prev.next=p.next;
        theSize--;
        modCount++;
        return p.data;
    }
    private Node<AnyType> getNode(int idx){
        return getNode(idx,0,size()-1);
    }
    /*
     * 获得某个节点
     * */
    private Node<AnyType> getNode(int idx,int lower,int upper){
        Node<AnyType> p;
        if(idx<lower||idx>upper)
            throw new IndexOutOfBoundsException();
        if(idx<size()/2){//如果节点在前半部分，将从头结点向后开始遍历
            p=beginMarker.next;
            for(int i=0;i<idx;i++)
                p=p.next;
        }
        else {//如果节点在后半部分，将从尾节点向前遍历
            p=endMarker;
            for(int i=size();i>idx;i--)
                p=p.prev;
        }
        return p;
    }
    @Override
    public Iterator<AnyType> iterator() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return new LinkedListIterator();
    }
    private class LinkedListIterator implements Iterator<AnyType>{
        private Node<AnyType> current=beginMarker;
        private int expectedModCount=modCount;
        private boolean okToRemove=false;
        public boolean hasNext(){
            return current!=endMarker;
        } 
        public AnyType next(){ 
            if(modCount!=expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
            if(!hasNext())
                throw new NoSuchElementException();
            AnyType nextItem=current.data;
            current=current.next;
            okToRemove=true;
            return nextItem;
        }
        public void remove(){
            if(modCount!=expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
            if(!okToRemove)
                throw new IllegalStateException();
            MyLinkedList.this.remove(current.prev);
            expectedModCount++;
            okToRemove=false;
        }
    }
    
    private int theSize;//链表的长度
    private int modCount;//链表改动的次数
    private Node<AnyType> beginMarker;//头结点
    private Node<AnyType> endMarker;//尾节点
}