半步多 玄玉的博客

Java模拟单向链表和双向链表的实现

2012-01-23
玄玉

数据结构

数据结构分为:线性数据结构 和 非线性数据结构

线性数据结构,共包含:线性表、栈、队列、串、数组、文件

非线性数据结构,包含:树、图

下面主要说一下线性表

线性表的数据元素呈线性关系,其所有数据元素在同一个线性表中必须是相同的数据类型

线性表中必存在唯一的称为 第一个 的数据元素,必存在唯一的称为 最后一个 的数据元素

线性表中除第一个元素外,每个元素都有且只有一个前驱元素;除最后一个元素外,每个元素都有且只有一个后继元素

线性表的逻辑结构是 n 个数据元素的有限序列(a1,a2,a3,…,an),其中 n 为线性表的长度(n>=0),n=0 的表称为空表

线性表按其存储结构,可分为:顺序表和链表

  1. 链表:用链式存储结构存储的线性表称为链表(即内存地址中的元素不是连续存放的)
  2. 顺序表:用顺序存储结构存储的线性表称为顺序表(即内存地址中的元素是按照循序连续存放的)
        也可以说,将线性表中的数据元素依次存放在某个存储区域中,所形成的表称为顺序表
        一维数组就是用顺序方式存储的线性表,所以ArrayList可以看作是一种顺序表

另外再说一下 Stack 和 Queue

  1. Stack:栈也是一种特殊的线性表,是限定仅在表尾进行插入和删除运算的线性表
        栈的物理存储可以用顺序存储结构,也可以用链式存储结构
        栈是一种后进先出(LIFO)的结构,栈的表尾称为栈顶(top),栈的表头称为栈底(bottom)
  2. Queue:队列是限定所有的插入只能在表的一端进行,而所有的删除都在表的另一端进行的线性表
        队列的物理存储可以用顺序存储结构,也可以用链式存储结构
        队列是一种先进先出(FIFO)的结构,其中允许插入的一端称为队尾(Rear),允许删除的一端称为队头(Front)

单向链表

package com.jadyer.demo;

/**
 * 模拟单向链表
 * Created by 玄玉<https://jadyer.cn/> on 2012/01/23 19:55.
 */
class NodeOneWay {
    String data;     //存放节点数据本身
    NodeOneWay next; //存放指向后一个节点的引用
    public NodeOneWay(){}
    public NodeOneWay(String data){
        this.data = data;
    }
}

/**
 * Java模拟单向链表的实现
 * --------------------------------------------------------------
 * 控制台输出内容如下
 * 通过node11获得node33的data属性值为:node33_data
 * 通过node11获得node33的data属性值为:node33_data
 * 通过node11获得node22的data属性值为:node22_data
 * 通过node11获得node33的data属性值为:node33_data
 * --------------------------------------------------------------
 * Created by 玄玉<https://jadyer.cn/> on 2012/01/23 19:56.
 */
public class NodeOneWayTest {
    public static void main(String[] args) {
        NodeOneWay node11 = new NodeOneWay("node11_data");
        NodeOneWay node22 = new NodeOneWay("node22_data");
        NodeOneWay node33 = new NodeOneWay("node33_data");
        //生成后继关系
        node11.next = node22;
        node22.next = node33;
        System.out.println("通过node11获得node33的data属性值为:" + node11.next.next.data);
        //生成node44对象,并将其插入到node11和node22中间
        NodeOneWay node44 = new NodeOneWay("node44_data");
        //修改node11的后继关系指向node44
        node11.next = node44;
        //修改node44的后继关系指向node22
        node44.next = node22;
        System.out.println("通过node11获得node33的data属性值为:" + node11.next.next.next.data);
        System.out.println("通过node11获得node22的data属性值为:" + node11.next.next.data);
        //删除node44对象(即node11的后继关系指向node22,node44的后继关系不再指向node22)
        node11.next = node22;
        node44.next = null;
        System.out.println("通过node11获得node33的data属性值为:" + node11.next.next.data);
    }
}

双向链表

java.util.ArrayList 类的底层,是用数组实现的

java.util.LinkedList 类的底层,就是用双向循环链表实现的

双向链表内的每个对象除了数据本身外,还有两个引用,分别指向前一个元素和后一个元素

所以:add/remove 操作时,LinkedList 性能好一些,而 get 操作时,ArrayList 性能好一些

package com.jadyer.demo;

/**
 * 模拟双向循环链表
 * Created by 玄玉<https://jadyer.cn/> on 2012/01/23 20:16.
 */
class NodeTwoWay {
    NodeTwoWay previous; //存放指向前一个节点的引用
    String data;         //存放节点数据本身
    NodeTwoWay next;     //存放指向后一个节点的引用
    public NodeTwoWay(){}
    public NodeTwoWay(String data){
        this.data = data;
    }
}

/**
 * Java模拟双向循环链表的实现
 * --------------------------------------------------------------
 * 控制台输出内容如下
 * 通过node11获得node33的data属性值为:node33_data
 * 通过node11获得node33的data属性值为:node33_data
 * 通过node11获得node22的data属性值为:node22_data
 * 通过node11获得node33的data属性值为:node33_data
 * --------------------------------------------------------------
 * Created by 玄玉<https://jadyer.cn/> on 2012/01/23 20:21.
 */
public class NodeTwoWayTest {
    public static void main(String[] args) {
        NodeTwoWay node11 = new NodeTwoWay("node11_data");
        NodeTwoWay node22 = new NodeTwoWay("node22_data");
        NodeTwoWay node33 = new NodeTwoWay("node33_data");
        //生成前驱和后继关系
        node11.previous = node33;
        node11.next = node22;
        node22.previous = node11;
        node22.next = node33;
        node33.previous = node22;
        node33.next = node11;
        System.out.println("通过node11获得node33的data属性值为:" + node11.next.next.data);
        //生成node44对象,并将其插入到node11和node22中间
        NodeTwoWay node44 = new NodeTwoWay("node44_data");
        node44.previous = node11;
        node44.next = node22;
        node11.next = node44;
        node22.previous = node44;
        System.out.println("通过node11获得node33的data属性值为:" + node11.next.next.next.data);
        System.out.println("通过node11获得node22的data属性值为:" + node11.next.next.data);
        //删除node44对象
        node44.previous = null;
        node44.next = null;
        node11.next = node22;
        node22.previous = node11;
        System.out.println("通过node11获得node33的data属性值为:" + node11.next.next.data);
    }
}

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