链表

链表就是一种物理存储结构上非连续存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的引用链接次序实现的 。
也是线性表。
数据域：存储数据元素信息的域。
指针域：存储直接后继的信息。

链表 " />

链表的分类

链表根据三个条件分类：

1. 有头无头：有没有头结点，头结点的数据域是无用的。
2. 是否循环：尾结点又指回头。
3. 单向还是双向：指针域包不包含指向前面域的指针。

根据以上3个条件来分类（每一个条件选一），链表一共有8种。

单链表

单链表全称为：无头单向不循环链表。

单链表接口的实现

自己实现一个单链表（存储int数据类型），将单链表作为一个类，我们实现一些“接口”即成员方法来实现数据的增删查改。

java">// 1、无头单向非循环链表实现public class SingleLinkedList {//头插法public void addFirst(int data);//尾插法public void addLast(int data);//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);//查找是否包含关键字key是否在单链表当中public boolean contains(int key);//删除第一次出现关键字为key的节点public void remove(int key);//删除所有值为key的节点public void removeAllKey(int key);//得到单链表的长度public int size();//清空链表public void clear();}

内部类

因为我们需要使用数据域，指针域，在链表中一个一个串起来。那我们就将数据域指针域使用一个静态内部类来封装。只将第一个节点用head来表示。

注意：此处的head不是链表分类时的头，因为分类的头的数据域的数据是无效的而此处是有效的。

java">public class SingleLinkedList {static class ListNode{public int val;public ListNode next;public ListNode(int val) {this.val = val;}}public ListNode head;
}

头插法

实现思路：
将当前节点的下一个节点（next）指向头（head），再改头为当前节点。

java">public void addFirst(int data) {ListNode cur = new ListNode(data);cur.next = head;head = cur;}

尾插法

实现思路：

1. 先判断链表是否为空，为空头指向尾插节点（因为尾插涉及尾结点的next，链表如果为空就会空指针异常）。
2. 链表不为空，使用循环找到尾结点，next指向尾插节点。

java">public void addLast(int data){if(head == null){head = new ListNode(data);}ListNode cur = head;while(cur.next != null){cur = cur.next;}cur.next = new ListNode(data);}

任意位置插入

实现思路：

1. 先判断插入位置合法吗，不合法就抛异常。
2. 头尾位置插入调用头插尾插函数即可。
3. 中间节点插入找到前一个位置记录下来，当前位置记录下来， 在改插入节点和前一个节点的next。

java">public boolean addIndex(int index,int data) throws IndexIllegalException{try{if(index < 0 || index > size()){throw new IndexIllegalException("位置不合法");} else if (index == 0) {addFirst(data);return true;} else if (index == size()) {addLast(data);return true;}else{ListNode cur = head;ListNode pre = head;ListNode newNode = new ListNode(data);for (int i = 0; i < index-1; i++) {cur = cur.next;pre = pre.next;}newNode.next = cur.next;pre.next = cur;return true;}}catch(IndexIllegalException e){e.printStackTrace();return false;}}

查找是否包含关键字key是否在单链表当中

使用循环遍历即可。

java">public boolean contains(int key){ListNode cur = head;for (int i = 0; i < size(); i++) {if(cur.val == key){return true;}cur = cur.next;}return false;}

删除第一次出现关键字为key的节点

实现思路：

1. 看链表是否为空，空直接返回。
2. 先看头结点是不是要删的节点（因为删除会涉及被删节点的前一个节点），是直接将头指向下一个节点。
3. 循环找到当前节点，让前一个节点next指向当前节点的next即可。

java">public void remove(int key){if(head == null){return;} else if (head .val == key) {head = head.next;return;}ListNode cur = head.next;ListNode pre = head;while(cur != null){if(cur.val == key){pre.next = cur.next;return;}cur = cur.next;pre = pre.next;}}

删除所有值为key的节点

跟删除一个节点一个逻辑只不过删除后不返回，并且头结点最后判断。

java"> public void removeAllKey(int key){if(head == null){return;}ListNode cur = head.next;ListNode pre = head;while(cur != null){if(cur.val == key){pre.next = cur.next;cur = cur.next;}else {cur = cur.next;pre = pre.next;}}if(head.val == key){head = head.next;}}

得到单链表的长度

直接循环遍历就行。

java">public int size(){ListNode cur = head;int size = 0;while(cur != null){cur = cur.next;size++;}return size;}

清空链表

直接循环将每一个节点置空，注意置空前要将头先向后走。

java">public void clear(){ListNode cur = head;while (cur != null){head = cur.next;cur = null;cur = head;}}

单链表的优缺点

优缺点如下：

• 优点：单向链表增加删除节点简单。
• 缺点：只能从头到尾遍历，只能找到后继。

双向链表

在Java的集合类中使用的是无头双向非循环链表。
链表 " />

双向链表接口的实现

自己实现一个双向链表（存储int数据类型），将双向链表作为一个类，我们实现一些“接口”即成员方法来实现数据的增删查改。

java"> // 2、无头双向链表实现public class LinkedList {//头插法public void addFirst(int data);//尾插法public void addLast(int data);//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);//查找是否包含关键字key是否在单链表当中public boolean contains(int key);//删除第一次出现关键字为key的节点public void remove(int key);//删除所有值为key的节点public void removeAllKey(int key);//得到链表的长度public int size();//情空链表public void clear();}

内部类

因为我们需要使用数据域，指针域，在链表中一个一个串起来。那我们就将数据域指针域使用一个静态内部类来封装。只将第一个节点用head来表示，最后一个节点用last表示。

注意：此处的head不是链表分类时的头，因为分类的头的数据域的数据是无效的而此处是有效的。

java">static class ListNode{public int val;public ListNode prev;public ListNode next;public ListNode(int val) {this.val = val;}}public ListNode head;public ListNode last;

头插法

实现思路：

1. 如果当前链表为空就直接将头尾指向当前节点。
2. 如果不是先将插入节点的下一个指向头，头的前一个指向插入节点，头指向插入节点。

java">    public void addFirst(int data){ListNode cur = new ListNode(data);if(head == null){head = last = cur;return;}cur.next = head;head.prev = cur;head = cur;}

尾插法

实现思路：

1. 看链表是否为空，为空直接头和尾指向插入节点。
2. 链表不为空，将尾结点的next指向插入节点，将插入节点的prev指向尾结点，将尾结点改为插入节点。

java">public void addLast(int data){ListNode cur = new ListNode(data);if(last == null){head = last = cur;return;}last.next = cur;cur.prev = last;last = cur;}

任意位置插入

实现思路：

1. 判断位置是否合法，不合法抛异常。
2. 插入位置为头尾，对应调用头插方法，尾插方法。
3. 找到插入位置对应节点，将插入节点前驱prev改为对应节点前驱，对应节点前驱改为插入节点，插入节点后继next改为对应节点。

java">public boolean addIndex(int index,int data) throws IndexIllegalException{try{if(index < 0 || index > size()){throw new IndexIllegalException("插入位置不合法");} else if (index == 0) {addFirst(data);return true;} else if (index == size()) {addLast(data);return true;}else {ListNode cur = head;ListNode newNode = new ListNode(data);for (int i = 0; i < index; i++) {cur = cur.next;}newNode.prev = cur.prev;cur.prev = newNode;newNode.next = cur;return true;}}catch (IndexIllegalException e){e.printStackTrace();return false;}}

查找是否包含关键字key是否在单链表当中

直接循环遍历就行。

java">public boolean contains(int key){ListNode cur = head;while(cur != null){if(cur.val == key){return true;}cur = cur.next;}return false;}

删除第一次出现关键字为key的节点

实现思路：

1. 先判断头节点是不是要删的节点，是将下一个节点前驱prev置为空，头指向下一个节点，返回。
2. 循环遍历除头尾节点外的节点，找到被删节点，将该节点前一个节点的后继next改为该节点的下一个节点，该节点后一个节点的前驱prev改为该节点的前一个，返回。
3. 如果都不是，判断尾节点，将尾结点的前一个节点的后继next置为空，尾结点改为前一个节点，返回。

java">public void remove(int key){ListNode cur = head;if(head.val == key){head.next.prev = null;head = head.next;return;} else {while(cur.next != null){if(cur.val == key){cur.prev.next = cur.next;cur.next.prev = cur.prev;return;}cur = cur.next;}if (last.val == key) {last.prev.next = null;last = last.prev;return;}}}

删除所有值为key的节点

1. 先循环遍历除头尾节点外的节点，找到被删节点，将该节点前一个节点的后继next改为该节点的下一个节点，该节点后一个节点的前驱prev改为该节点的前一个。
2. 判断头节点是不是要删的节点，是将下一个节点前驱prev置为空，头指向下一个节点。
3. 判断尾节点，将尾结点的前一个节点的后继next置为空，尾结点改为前一个节点。

java">public void removeAllKey(int key){ListNode cur = head.next;while(cur.next != null){if(cur.val == key){cur.prev.next = cur.next;cur.next.prev = cur.prev;}cur = cur.next;}if(head.val == key){head.next.prev = null;head = head.next;}if (last.val == key) {last.prev.next = null;last = last.prev;}}

得到链表的长度

直接循环遍历即可。

java">public int size(){ListNode cur = head;int size = 0;while(cur != null){size++;cur = cur.next;}return size;}

清空链表

实现思路：

1. 先循环遍历将每一个节点前驱prev后继next置为空。
2. 最后将头head和为last置为空。

java">public void clear(){ListNode cur = head;while(cur != null){ListNode curNext = cur.next;cur.prev = null;cur.next = null;cur = curNext;}head = null;last = null;}
}

Java中的LinkedList

在Java中用集合类LinkedList来表示双向链表。

实现的接口

接口说明：

• 没有实现RandomAccess接口，不能随机访问。
• 实现了Cloneable接口，可克隆。
• Serializable接口表示支持序列化。

构造方法

Java中提供了两个构造方法。

方法	方法用途介绍
LinkedList()	无参构造
public LinkedList(Collection<? extends E> c)	使用其他集合容器中元素构造List

常用方法

提供的常用方法与上面实现的差不多。

双向链表的优劣

优缺点如下：

• 优点：可以找到前驱和后继，可进可退。
• 确点：删除节点复杂，需要多分配一个指针域。

ArrayList和LinkedList对比

对比如下图：

链表练习

删除链表中等于给定值 val 的所有节点
反转一个单链表
链表的中间节点
合并两个有序链表
链表分割
链表的回文结构
相交链表
环形链表