数据结构——链表（Java）

一. 链表是一种基本的数据结构，用于按照线性方式存储数据集合。与数组不同，链表中的元素在内存中不是连续存储的，而是通过指针（或引用）连接在一起,链表跟数组各有优缺

1.动态大小：链表的大小可以根据需要动态增长或缩小，不需要像数组那样预先定义固定的大小。

2.元素访问：链表不提供像数组一样的随机访问能力。访问链表中的元素通常需要从头结点开始遍历。

3.插入和删除操作：在链表中插入或删除元素通常比数组更快，特别是对于不是在链表末尾的操作，而数组进行增删元素，尤其是增添元素，会面临扩容问题，然后复制原数组到新数组。

4.内存使用：链表的内存使用效率可能低于数组，因为除了存储数据外，链表的每个元素还需要额外的空间来存储指向下一个（及可能的上一个）元素的指针。

5.双向链表和单向链表：链表可以是单向的，每个节点只包含指向下一个节点的指针；也可以是双向的，每个节点包含指向上一个和下一个节点的指针。

二. 接下来写一个简单的单向链表：

1.创建一个结点类,并且使用了泛型

package ZFile.LinkListV2;

class ListNode<T> {   //T是一个泛型类型，允许在创建 ListNode 实例时指定存储的数据类型
    T data;           //data 是存储在该节点中的实际数据元素
    ListNode<T> next; //通过 next 指针将多个节点链接在一起，形成链表

    ListNode(T data) { //构造函数
        this.data = data;
        this.next = null;
    }
}

public class LinkList<T> {
    ListNode<T> head;  //head 是一个 ListNode<T> 类型的引用，它指向链表的第一个节点

2.添加数据（尾插） 

    // 添加数据
    public void add(T data) {
        ListNode<T> newNode = new ListNode<>(data);
        if (head == null) {
            head = newNode; //头结点为空，新数据就作为头结点
        } else {
            ListNode<T> current = head;
            while (current.next!= null) {
                current = current.next;
            }
            current.next = newNode;//头结点不为空，遍历链表直到找到最后应该结点
        }
    }

3.指定位置添加元素（原理图如下）且index大于链表长度自动尾插

  

    //指定位置添加元素
    public void insert(int index, T data) {
        ListNode<T> newNode = new ListNode<>(data);
        if (index == 0) { //如果 index 等于 0，意味着要在链表的头部插入新节点
            newNode.next = head;
            head = newNode;
        } else {
            ListNode<T> current = head;
            for (int i = 0; i < index - 1 && current.next!= null; i++) {
                current = current.next;//条件是 i < index - 1 且 current.next 不为 null                             
            }                          //这确保了 current 指针停在插入位置的前一个节点
            newNode.next = current.next;//新节点 newNode 的 next指针指向 current 的下一个节点
            current.next = newNode;     //current 的 next 指针指向新节点
        }
    }

4.打印输出 

   // 打印链表元素
    public void printList() {
        ListNode<T> current = head;
        while (current!= null) {
            System.out.print(current.data + " ");
            current = current.next;
        }
        System.out.println();
    }
   

5.删除指定元素data 

 // 删除链表中第一个值为 data 的节点
    public void delete(T data) {
        if (head == null) { //head 为 null，表示链表为空，没有元素可删除
            return;
        }
        if (head.data.equals(data)) {
            head = head.next;
            return;
        }
        ListNode<T> current = head;
        while (current.next!= null &&!current.next.data.equals(data)) {
            current = current.next; //使用 current 指针从链表的第二个节点开始遍历
        }
        if (current.next!= null) {   //如果 current.next 不为 null，说明找到了要删除的节点
            current.next = current.next.next;    //跳过要删除的节点，实现删除操作
        }
    }
}

6.主函数运行测试 

package ZFile.LinkListV2;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        LinkList<Integer> list = new LinkList<>();
        //strList.insert("Hello");
        //strList.insert("World");
        list.add(4);
        list.add(7);
        list.add(8);
        list.add(99);
        list.add(43);
        list.add(1);
        list.insert(99,66);
        list.insert(5,99);

        list.delete(99);

        list.printList();
    }
}

 7.测试结果（注意：每写完一个方法先测试，成功后再写后面的方法）