資料結構與算法系列2 線性表 連結串列的分類+使用java實現連結串列+連結串列原始碼詳解
資料結構與算法系列2.2 線性表
什麼是連結串列？
連結串列是一種物理儲存單元上非連續，非順序的儲存結構，資料元素的邏輯順序是通過連結串列的連結次序實現的一系列節點組成，節點可以在執行時動態生成，每個節點包括兩個部分，一個是村粗資料元素的資料域，一個是儲存指標的指標域，相比於線性表順序結構，操作複雜。由於不必須按照順序儲存，連結串列在插入的時候可以達到o(1)的複雜讀，比另一種線性表順序錶快得多，但是查詢一個節點或者訪問特定編號的節點則需要O(n)的時間，而線性表和順序表相應的時間複雜度分別是O(logn)和O(1)。
使用連結串列結構可以克服陣列連結串列需要預先知道資料大小的缺點，連結串列結構可以充分利用計算機記憶體空間，實現靈活的記憶體動態管理。但是連結串列失去了陣列隨機讀取的優點，同時連結串列由於增加了結點的指標域，空間開銷比較大。連結串列最明顯的好處就是，常規陣列排列關聯專案的方式可能不同於這些資料專案在記憶體或磁碟上順序，資料的存取往往要在不同的排列順序中轉換。連結串列允許插入和移除表上任意位置上的節點，但是不允許隨機存取。連結串列有很多種不同的型別：單向連結串列，雙向連結串列以及迴圈連結串列。連結串列可以在多種程式語言中實現。像Lisp和Scheme這樣的語言的內建資料型別中就包含了連結串列的存取和操作。程式語言或面嚮物件語言，如C,C++和Java依靠易變工具來生成連結串列。
啥是單向連結串列和雙向連結串列及迴圈連結串列？
單向連結串列
其特點是連結串列的連線方向是單向的，對連結串列的訪問要通過順序從頭部開始，連結串列是使用指標進行構造的連結串列，又稱為結點列表，因為連結串列是由一個個結點組裝起來的；其中每個結點都有指標成員變數指向列表中的下一個結點；
因為單向連結串列的每個節點只包含兩部分,一部分存放資料變數的data,另一部分是指向下一節點的next指標
雙向連結串列
雙向連結串列和單向連結串列的差別不是很大，只是比單向連結串列多了一個指向直接前驅節點的指標，這樣使得，可以從雙向連結串列的任一一個節點開始，都可以方便的訪問它的前驅節點和後繼節點
迴圈連結串列
迴圈連結串列是另一種形式的鏈式存貯結構。它的特點是表中最後一個結點的指標域指向頭結點，整個連結串列形成一個環。
單向連結串列的程式碼實現，這裡只講幾個常用到的方法
int size（）；元素的數量 boolean isEmpty（）；是否為空 boolean contains（E element); 判斷是否包含某個元素 void add（E element） ；新增元素到最後 E get（int index）；返回index對應位置的元素 E set（int index，E element）；往index位置新增元素 void add（int index，E element）；往index位置新增元素 E remove（int index）； 刪除index位置對應的元素 int indexOf（E element）； 檢視元素的位置 void clear（）；清除所有元素
成員變數
//頭節點
private Node<E> first;
// 元素的數量
protected int size;
將節點定義為內部類
public static class Node<E>{
//元素
E element;
//指標
Node<E> next;
//建構函式
public Node(E element,Node<E> next){
this.element=element;
this.next=next;
}
}
清空所有元素 clear（）
public void clear() {
size=0;
first=null;
}
將fist設定為null即可，因為當fist與節點斷開連線後，該連結串列就會被自動回收，不必當心記憶體浪費
新增元素 add（int index，E element）
public void add(int index, E element) {
//檢查範圍是否合法
rangeCheck(index);
//如果在索引為零的地方插入
if (index==0){
first=new Node<>(element,first);
}else{
//查詢插入節點的前一個節點
Node<E> prev=node(index-1);
prev.next=new Node<>(element,prev.next);
}
size++;
}
以圖演示
要在1——2之間插入一個新的節點3，則要將1的指標指向3，再將3的指標指向2
在末尾新增元素
public void add(E element) {
add(size, element);
}
直接呼叫上一個方法即可
獲得指定節點位置的元素node（int index）
//獲取index位置對應的節點物件
private Node<E> node(int index){
rangeCheck(index);
Node<E> node=first;
for (int i = 0; i < index; i++) {
node=node.next;
}
return node;
}
刪除元素remove（int index）
public E remove(int index) {
//檢查插入位置是否合理
rangeCheck(index);
///查詢要移除元素的前一個元素
//如果為零
Node<E> node = first;
if (index==0){
first=first.next;
}else{
Node<E> prev = node(index - 1);
node=prev.next;
prev.next=node.next;
}
size--;
return node.element;
}
圖解
比如我要將3這個節點移除，那麼我就要將1的指標指向2，即3指標指向的的節點
獲取第index位置的元素
@Override
public E get(int index) {
return node(index).element;
}
設定第index位置的元素
@Override
public E set(int index, E element) {
Node<E> node = node(index);
E old= node.element;
node.element=element;
return old;
}