数据结构——链表

特点：

· 一种线性数据结构

· 最简单的动态数据结构，不需要处理固定容量的问题

· 天然具有递归性

· 数据存储在“节点”中

· 丧失了随机访问的能力

使用：

因为丧失了随机访问的能力所以适用于索引无语义的情况

实现：

增加元素：

链表头添加元素：链表中有一个变量head记录链表的头，所以想链表头添加元素十分方便。步骤为创建一个新节点让它的next指向现在的头结点，然后将head变量更改为新添加的节点。

其他位置:

比如要在元素1之后添加元素666，首先找到元素2之前的元素1，先让666next指向1的next也就是元素2，再让1的next指向666。

可以看到其他位置添加元素和头部添加元素需要分开操作，那么这里可以考虑在头结点前面添加一个为Null的结点，也就是虚拟头结点，那么添加元素就不需要分开讨论了。

修改和查找： 只需便利找到对应节点进行返回或者修改即可。

删除：

首先找到要删除节点的上一个节点，如图中的1，然后将1的next指向2的next节点也就是3，然后将2的next指向Null

时间复杂度：总体 添加、删除 、修改、查找都为O(n)。 但如果只对链表头进行增加删除查号的话时间复杂度为O(1)

代码实现：github:https://github.com/GuZhC/dataStructureCoding

public class LinkedList<E> {

    private class Node{
        public E e;
        public Node next;

        public Node(E e, Node next){
            this.e = e;
            this.next = next;
        }

        public Node(E e){
            this(e, null);
        }

        public Node(){
            this(null, null);
        }

        @Override
        public String toString(){
            return e.toString();
        }
    }

    private Node dummyHead;
    private int size;

    public LinkedList(){
        dummyHead = new Node();
        size = 0;
    }

    // 获取链表中的元素个数
    public int getSize(){
        return size;
    }

    // 返回链表是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return size == 0;
    }

    // 在链表的index(0-based)位置添加新的元素e
    // 在链表中不是一个常用的操作，练习用：）
    public void add(int index, E e){

        if(index < 0 || index > size)
            throw new IllegalArgumentException("Add failed. Illegal index.");

        Node prev = dummyHead;
        for(int i = 0 ; i < index ; i ++)
            prev = prev.next;

        prev.next = new Node(e, prev.next);
        size ++;
    }

    // 在链表头添加新的元素e
    public void addFirst(E e){
        add(0, e);
    }

    // 在链表末尾添加新的元素e
    public void addLast(E e){
        add(size, e);
    }

    // 获得链表的第index(0-based)个位置的元素
    // 在链表中不是一个常用的操作，练习用：）
    public E get(int index){

        if(index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Get failed. Illegal index.");

        Node cur = dummyHead.next;
        for(int i = 0 ; i < index ; i ++)
            cur = cur.next;
        return cur.e;
    }

    // 获得链表的第一个元素
    public E getFirst(){
        return get(0);
    }

    // 获得链表的最后一个元素
    public E getLast(){
        return get(size - 1);
    }

    // 修改链表的第index(0-based)个位置的元素为e
    // 在链表中不是一个常用的操作，练习用：）
    public void set(int index, E e){
        if(index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Set failed. Illegal index.");

        Node cur = dummyHead.next;
        for(int i = 0 ; i < index ; i ++)
            cur = cur.next;
        cur.e = e;
    }

    // 查找链表中是否有元素e
    public boolean contains(E e){
        Node cur = dummyHead.next;
        while(cur != null){
            if(cur.e.equals(e))
                return true;
            cur = cur.next;
        }
        return false;
    }

    // 从链表中删除index(0-based)位置的元素, 返回删除的元素
    // 在链表中不是一个常用的操作，练习用：）
    public E remove(int index){
        if(index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Remove failed. Index is illegal.");

        Node prev = dummyHead;
        for(int i = 0 ; i < index ; i ++)
            prev = prev.next;

        Node retNode = prev.next;
        prev.next = retNode.next;
        retNode.next = null;
        size --;

        return retNode.e;
    }

    // 从链表中删除第一个元素, 返回删除的元素
    public E removeFirst(){
        return remove(0);
    }

    // 从链表中删除最后一个元素, 返回删除的元素
    public E removeLast(){
        return remove(size - 1);
    }

    // 从链表中删除元素e
    public void removeElement(E e){

        Node prev = dummyHead;
        while(prev.next != null){
            if(prev.next.e.equals(e))
                break;
            prev = prev.next;
        }

        if(prev.next != null){
            Node delNode = prev.next;
            prev.next = delNode.next;
            delNode.next = null;
        }
    }

    @Override
    public String toString(){
        StringBuilder res = new StringBuilder();

        Node cur = dummyHead.next;
        while(cur != null){
            res.append(cur + "->");
            cur = cur.next;
        }
        res.append("NULL");

        return res.toString();
    }
}

关于链表还有双向链表，多了一个变量prev指向上一个头节点

循环双向链表 ，java中的LinkedList 底层就是一个循环双向链表。