数据结构与算法之双向链表 <二>

1. 双向链表优缺点

   • 优点
     对于链表中一个给定的节点，可以从两个方向进行操作。在单向链表中只有获得节点的前驱节点才能删除这个节点。然而在双向链表中即使没有这个节点的前驱节点也能删除这个节点。

   • 缺点
     1.每个节点需要添加一个额外的指针，因此需要更多的空间开销。
     2.节点的插入或删除更加费时。

2. 双向链表的建立

public class Node<E> {
    // 储存的数据
    private E data;
    // 下一个节点
    private Node<E> next;
    // 上一个节点
    private Node<E> front;

    public E getData() {
        return data;
    }

    public void setData(E data) {
        this.data = data;
    }

    public Node<E> getNext() {
        return next;
    }

    public void setNext(Node<E> next) {
        this.next = next;
    }

    public Node<E> getFront() {
        return front;
    }

    public void setFront(Node<E> front) {
        this.front = front;
    }

3.双向链表的插入操作

// 在链表最后增加链表节点
    public void add(E obj) {
        Node<E> node = new Node<>();
        node.setData(obj);
        // 如果链表为空 则首尾节点都指向第一个节点
        if (headNode == null) {
            headNode = node;
            endNode = node;
        } else {
            // 不为空 将尾节点指向新增节点
            endNode.setNext(node);
            // 新节点指向尾节点
            node.setFront(endNode);
            // 尾节点后移
            endNode = node;
        }
    }

    // 在指定中间位置增加节点
    public void add(int index, E element) {
        // 创建新节点
        Node<E> node = new Node<>();
        node.setData(element);
        // 判断是否为空链表
        if (headNode == null) {
            throw new NullPointerException("空链表");
        }
        // 判断位置是否超出界限
        else if ((index < 0) || (index > this.size())) {
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("超出范围");
        } else {
            // 首节点插入
            if (index == 0) {
                node.setNext(headNode);
                headNode.setFront(node);
                headNode = node;
            }
            // 尾节点插入(相当于在链表最后增加链表节点)
            else if (index == this.size()) {
                endNode.setNext(node);
                node.setFront(endNode);
                endNode = node;
            }
            // 中间插入
            else {
                // 保护
                Node<E> hnode = headNode;
                // 将首节点移动到插入节点的前一个节点
                for (int i = 1; i < index; i++) {
                    hnode = hnode.getNext();
                }
                hnode.getNext().setFront(node);
                node.setNext(hnode.getNext());
                hnode.setNext(node);
                node.setFront(hnode);
            }
        }
    }

4.双向链表的删除

// 移除此列表中指定位置上的元素
    public void remove(int index) {

        if (headNode == null) {
            throw new NullPointerException("空链表");
        } else if ((index < 0) || (index >= this.size())) {
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("超出范围");
        } else {
            // 保护头结点
            Node<E> hnode = headNode;
            // 删除首节点
            if (index == 0) {
                headNode.getNext().setFront(null);
                headNode = headNode.getNext();
                // System.out.println(index + "号：" + hnode.getData().toString()
                // + "移除成功");
            }
            // 删除尾节点
            else if (index == (this.size() - 1)) {
                endNode.getFront().setNext(null);
                endNode = endNode.getFront();
            }
            // 删除中间节点
            else {
                // 移动到目标节点
                for (int i = 0; i < index; i++) {
                    hnode = hnode.getNext();
                }
                hnode.getFront().setNext(hnode.getNext());
                hnode.getNext().setFront(hnode.getFront());
            }
        }
    }

5.其他操作

// 返回此列表中指定位置上的元素。
    public E get(int index) {
        if (headNode == null) {
            throw new NullPointerException("空链表");
        } else {
            // 遍历不到尾节点
            for (Node<E> node = headNode; node.getNext() != null; node = node.getNext()) {
                if (index == 0) {
                    return node.getData();
                }
                index--;
            }
            // 尾节点单独检测 为什么是0因为index多运行了一次
            if (index == 0) {
                return endNode.getData();
            } else
                throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("超出范围");
        }

    }

    // 返回此列表的元素数。
    public int size() {
        if (headNode == null) {
            return 0;
        } else {
            Node<E> node = headNode;
            int count = 0;
            while (node.getNext() != null) {
                node = node.getNext();
                count++;
            }
            return count + 1;
        }
    }

    // 用指定的元素替代此列表中指定位置上的元素。
    public E set(int index, E element) {
        // 删除指定位置的元素
        this.remove(index);
        // 插入指定位置元素
        this.add(index, element);
        return element;
    }

双向链表的基本操作就此完成