7-无头双向非循环链表

思而不学则殆m

已于 2023-03-24 10:26:39 修改

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分类专栏： Java数据结构文章标签：链表数据结构

于 2023-03-24 09:39:56 首次发布

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2.2.3.在链表的任意位置index处添加节点

2.2.4.查询链表的任意位置index处的节点值

2.2.5.修改链表中任意位置index处的节点值

2.2.6.传入一个双向链表节点，将该节点从双向链表中删除

2.2.7.删除链表中第一次出现某个值的节点

2.2.8.删除链表中值为val的所有节点

2.2.9.判断链表的index是否合法

2.2.10.根据index与size的大小关系快速定位指定index位置的节点

2.2.11.toString()方法

2.3.总代码实现

1.定义

既要存储下一个节点地址，还要存储前一个节点地址。是Java的集合框架中LinkedList底层实现。

2.代码

2.1.车厢类

/**
 * 车厢类
 */
class DoubleNode{
    //指向前驱节点
    DoubleNode prev;
    //存储的具体元素
    int val;
    //指向后继节点
    DoubleNode next;

    //有参构造
    public DoubleNode(int val){
        this.val=val;
    }
}

2.2.火车类

/**
 * 火车类 基于int的双向链表
 */
public class DoubleLinkedList {
    //存储的具体车厢个数
    private int size;
    //头节点
    private DoubleNode first;
    //尾节点
    private DoubleNode last;
 
    //具体方法实现
    //...
}

2.2.1.在链表的头部添加节点

/**
 * 头插
 * @param val
 */
public void addFirst(int val) {
    //引入一个局部变量，暂时存储一下头节点的地址
    DoubleNode f = first;
    //要插入一个节点，首先要new一个节点
    DoubleNode node = new DoubleNode(val);
    first = node; //因为是头插，那么这行代码不管当前链表是否为空都会执行
    if(f == null) { //若链表为空，则新建的节点既是头节点又是尾节点
        last = node;
    } else {
        node.next = f;
        f.prev = node;
    }
    size++;
}

2.2.2.在链表的尾部添加节点

/**
 * 尾插
 * @param val
 */
public void addLast(int val) {
    //引入一个局部变量，暂时存储一下尾节点的地址
    DoubleNode l = last;
    DoubleNode node = new DoubleNode(val);
    last = node;
    if(l == null) {
        first = node;
    } else {
        node.prev = l;
        l.next = node;
    }
    size++;
}

2.2.3.在链表的任意位置index处添加节点

/**
 * 任意index处添加元素
 * @param val
 */
public void addIndex(int index, int val) {
    if(index < 0 || index > size) {
        System.err.println("add index illegal!");
        return;
    } else if(index == 0) {
        addFirst(val);
    } else if(index == size) {
        addLast(val);
    } else {
        //此时0 < index < size
        //在报错方法(未写)上使用快捷键Alt+Enter,自动生成指定方法
        DoubleNode node = node(index);
        //指向当前位置的前驱节点
        DoubleNode prev = node.prev;
        //要插入的新节点
        DoubleNode newNode = new DoubleNode(val);
        //先处理后半部分引用链
        newNode.next = node; ①
        node.prev = newNode; ②
        //再处理前半部分引用链
        prev.next = newNode; ③
        newNode.prev = prev; ④
        size++;
    }
}

2.2.4.查询链表的任意位置index处的节点值

/**
 * 根据index索引取得节点值
 * @param index
 * @return
 */
public int get(int index) {
    if(rangeCheck(index)) {
        DoubleNode node = node(index);
        return node.val;
    } else {
        System.out.println("get index illegal!");
        return -1;
    }
}

2.2.5.修改链表中任意位置index处的节点值

/**
 * 修改index处的值为newVal
 * @param index
 * @param newVal
 */
public void set(int index, int newVal) {
    if(rangeCheck(index)) {
        DoubleNode node = node(index);
        node.val = newVal;
    } else {
        System.out.println("set index illegal!");
    }
}

2.2.6.传入一个双向链表节点，将该节点从双向链表中删除

/**
 * 传入一个双向链表节点，将该节点从双向链表中删除
 * 核心思想 分治，先处理前驱或后继，再处理另一半的情况
 * @param node
 */
private void unlinkNode(DoubleNode node) {
    //待删除节点的前驱
    DoubleNode prev = node.prev;
    //待删除结点的后继
    DoubleNode next = node.next;
        
    //先处理前半部分引用链
    //判断边界
    if(prev == null) {
        //说明此时待删除的节点恰好是头节点
        first = next;
    } else {
        //此时前驱节点不为空
        prev.next = next;
        node.prev = null;
    }
        
    //再处理后半部分引用链
    if(next == null) {
        last = prev;
    } else {
        //此时后继节点不为空
        next.prev = prev;
        node.next = null;
    }
    size--;
}

2.2.7.删除链表中第一次出现某个值的节点

/**
 * 删除第一次出现值为val的元素
 * @param val
 */
public void removeValueOnce(int val) {
    //只需要从头开始遍历
    for (DoubleNode x = first; x != null; x = x.next) {
        if(x.val == val) {
            unlinkNode(x);
            return;
        }
    }
}

2.2.8.删除链表中值为val的所有节点

/**
 * 删除单链表中所有值为val的节点
 * @param val
 */
public void removeAllValue(int val) {
    for(DoubleNode x = first; x != null;) {
        if(x.val == val){
            //x就是待删除的元素
            //先暂存一下next的节点地址
            DoubleNode next = x.next;
            unlinkNode(x);
            x = next; //真正让x走向next
        } else {
            x = x.next;
        }
    }
}

2.2.9.判断链表的index是否合法

/**
 * 判断链表的index是否合法
 * @param index
 * @return
 */
private boolean rangeCheck(int index) {
    if(index < 0 || index >= size) {
        return false;
    }
    return true;
}

2.2.10.根据index与size的大小关系快速定位指定index位置的节点

/**
 * 根据index与size的大小关系快速定位指定index位置的节点
 * @param index
 * @return
 */
private DoubleNode node(int index) {
    if(index < size >> 1) {
        //从头向后
        DoubleNode node = first;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            node = node.next;
        }
        return node;
    } else {
        //从后向前
        DoubleNode node = last;
        for (int i = size-1; i > index; i--) {
            node = node.prev;
        }
        return node;
    }
}

2.2.11.toString()方法

public String toString() {
    String ret = "";
    DoubleNode node = first;
    while(node != null) {
        ret += node.val + "->";
        node = node.next;
    }
    ret += "NULL";
    return ret;
}

2.3.总代码实现

/**
 * 车厢类
 */
class DoubleNode{
    //指向前驱节点
    DoubleNode prev;
    //存储的具体元素
    int val;
    //指向后继节点
    DoubleNode next;

    //有参构造
    public DoubleNode(int val){
        this.val=val;
    }
}

/**
 * 火车类 基于int的双向链表
 */
public class DoubleLinkedList {
    //存储的具体车厢个数
    private int size;
    //头节点
    private DoubleNode first;
    //尾节点
    private DoubleNode last;

    /**
     * 头插
     * @param val
     */
    public void addFirst(int val){
        //引入一个局部变量，暂时存储一下头节点的地址
        DoubleNode f=first;
        //要插入一个节点，首先要new一个节点
        DoubleNode node=new DoubleNode(val);
        first=node;
        if(f==null){
            last=node;
        }else{
            node.next=f;
            f.prev=node;
        }
        size++;
    }

    /**
     * 尾插
     * @param val
     */
    public void addLast(int val) {
        //引入一个局部变量，暂时存储一下尾节点的地址
        DoubleNode l = last;
        DoubleNode node = new DoubleNode(val);
        last = node;
        if(l == null) {
            first = node;
        } else {
            node.prev = l;
            l.next = node;
        }
        size++;
    }

    /**
     * 任意index处添加元素
     * @param val
     */
    public void addIndex(int index, int val) {
        if(index < 0 || index > size) {
            System.err.println("add index illegal!");
            return;
        } else if(index == 0) {
            addFirst(val);
        } else if(index == size) {
            addLast(val);
        } else {
            //此时0 < index < size
            //在报错方法(未写)上使用快捷键Alt+Enter,自动生成指定方法
            DoubleNode node = node(index);
            //指向当前位置的前驱节点
            DoubleNode prev = node.prev;
            //要插入的新节点
            DoubleNode newNode = new DoubleNode(val);
            //先处理后半部分引用链
            newNode.next = node;
            node.prev = newNode;
            //再处理前半部分引用链
            prev.next = newNode;
            newNode.prev = prev;
            size++;
        }
    }

    /**
     * 根据index索引取得节点值
     * @param index
     * @return
     */
    public int get(int index) {
        if(rangeCheck(index)) {
            DoubleNode node = node(index);
            return node.val;
        } else {
            System.out.println("get index illegal!");
            return -1;
        }
    }

    /**
     * 修改index处的值为newVal
     * @param index
     * @param newVal
     */
    public void set(int index, int newVal) {
        if(rangeCheck(index)) {
            DoubleNode node = node(index);
            node.val = newVal;
        } else {
            System.out.println("set index illegal!");
        }
    }

    /**
     * 传入一个双向链表节点，将该节点从双向链表中删除
     * 核心思想 分治，先处理前驱或后继，再处理另一半的情况
     * @param node
     */
    private void unlinkNode(DoubleNode node) {
        //待删除节点的前驱
        DoubleNode prev = node.prev;
        //待删除结点的后继
        DoubleNode next = node.next;

        //先处理前半部分引用链
        //判断边界
        if(prev == null) {
            //说明此时待删除的节点恰好是头节点
            first = next;
        } else {
            //此时前驱节点不为空
            prev.next = next;
            node.prev = null;
        }

        //再处理后半部分引用链
        if(next == null) {
            last = prev;
        } else {
            //此时后继节点不为空
            next.prev = prev;
            node.next = null;
        }
        size--;
    }

    /**
     * 删除第一次出现值为val的元素
     * @param val
     */
    public void removeValueOnce(int val) {
        //只需要从头开始遍历
        for (DoubleNode x = first; x != null; x = x.next) {
            if(x.val == val) {
                unlinkNode(x);
                return;
            }
        }
    }

    /**
     * 删除单链表中所有值为val的节点
     * @param val
     */
    public void removeAllValue(int val){
        for(DoubleNode x=first;x!=null;){
            if(x.val==val){
                //x就是待删除的元素
                //先暂存一下next的节点地址
                DoubleNode next=x.next;
                unlinkNode(x);
                x=next;
            }else{
                x=x.next;
            }
        }
    }

    /**
     * 根据index与size的大小关系快速定位指定index位置的节点
     * @param index
     * @return
     */
    private DoubleNode node(int index) {
        if(index < size >> 1) {
            //从头向后
            DoubleNode node = first;
            for (int i = 0; i < index; i++) {
                node = node.next;
            }
            return node;
        } else {
            //从后向前
            DoubleNode node = last;
            for (int i = size-1; i > index; i--) {
                node = node.prev;
            }
            return node;
        }
    }

    /**
     * 判断链表的index是否合法
     * @param index
     * @return
     */
    private boolean rangeCheck(int index) {
        if(index < 0 || index >= size) {
            return false;
        }
        return true;
    }

    public String toString() {
        String ret = "";
        DoubleNode node = first;
        while(node != null) {
            ret += node.val + "->";
            node = node.next;
        }
        ret += "NULL";
        return ret;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        DoubleLinkedList doubleLinkedList=new DoubleLinkedList();
        doubleLinkedList.addFirst(1);
        doubleLinkedList.addFirst(2);
        doubleLinkedList.addFirst(3);
        doubleLinkedList.addLast(3);
        doubleLinkedList.addLast(3);
        doubleLinkedList.addLast(3);
        //3->2->1->3->3->3->NULL
        doubleLinkedList.addIndex(1,99);
        //3->99->2->1->3->3->3->NULL
        doubleLinkedList.removeValueOnce(99);
        //3->2->1->3->3->3->NULL
        doubleLinkedList.removeAllValue(3);
        //2->1->NULL
        System.out.println(doubleLinkedList);
    }
}