数据结构（基于java语言描述） --链表

数组是固定的容量，或者动态数组的扩容、缩容依赖于某个固定函数，而链表则是可以真正的做到动态扩充，它是真正的动态数据结构！

在链表中，数据储存在“节点”中。

就像破案一样，当你准备破案，就要尽行分析，你试着找着这个案件的线索点（节点），找到了，发现该线索点里面有着破除案件的一部分信息（节点里面存储的属性），还储存着指向下一个线索点（节点）的信息，就这样你又顺着线索点继续寻找，又获得了一份信息和下一个线索点，就这样，最后，你到达了最后的线索点，发现了里面的线索。于是，你将所有的线索点含有的每一份信息归纳在一起，就可以破案了。

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;
        }

        //构建只包含属性的构造函数，默认下一个节点为空
        public Node(E e) {this(e, null);}

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

        //重写toSting方法，使返回只显示属性
        @Override
        public String toString(){
            return e.toString();
        }

    }

    private int size;

    //该node是索引为0的node之前的node，是为了方便索引与节点的对应
    private Node dummyHead;

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

    // 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
    public void add(int index, E e){
        if (index < 0 || index > size){
            throw new IllegalArgumentException("add failed, index is illegal");
        }

        //遍历开始之前当前的节点指向的是0的前一个空节点
        Node prev = dummyHead;
        for (int i = 0; i < index; i++){
            prev = prev.next;
        }
        //此时的prev是索引index的前一个节点
        prev.next = new Node(e, prev.next);

        //不理解的可以将其拆分为
//        Node curNode = new Node(e);
//        curNode.next = prev.next;
//        prev.next = curNode;

        size++;
    }

    public void addFirst(E e){
        add(0, e);
    }

    public void addLast(E e){
        add(size, e);
    }

    // 从链表中删除index(0-based)位置的元素, 返回删除的元素
    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 reomveLast(){ return remove(size-1); }


    // 修改链表的第index(0-based)个位置的元素为e
    public void set(int index , E e){
        if (index < 0 || index >= size){
            throw new IllegalArgumentException("set failed. index is illegal");
        }

        Node cur = dummyHead.next;
        for (int i = 0; i < index; i++){
            cur = cur.next;
        }
        //此时的curNode为当前的index的节点
        cur.e = e;
    }

    // 获得链表的第index(0-based)个位置的元素
    public E get(int index){
        if (index < 0 || index >= size){
            throw new IllegalArgumentException("get faileed. index is illegal");
        }

        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);}

    // 查找链表中是否有元素e
    public boolean contains(E e){
        Node cur = dummyHead.next;
        for (int i = 0; i < size-1; i++){
            if (e.equals(cur.e)){
                return true;
            }
            cur = cur.next;
        }
        return false;
    }

    // 从链表中删除元素e
    public void removeElement(E e){
        Node prev = dummyHead.next;

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

        //此时的prev是待删除元素的前一个节点
        if (prev.next != null){
            Node delNode = prev.next;
            prev.next = delNode.next;
            delNode.next = null;

            size--;
        }
    }

    @Override
    public String toString(){
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        Node cur = dummyHead.next;
        for (int i = 0; i < size; i++){
            if (cur != null){
                res.append(cur + "-->");
            }
            cur = cur.next;
        }
        res.append("NULL");
        return res.toString();
    }

    //测试
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++){
            linkedList.addFirst(i);
        }
        System.out.println(linkedList.toString());
    }

}

运行得出的结果如下：

9-->8-->7-->6-->5-->4-->3-->2-->1-->0-->NULL

时间复杂度：

addFirst: O(1)

addLast: O(n)

removeFirst: O(1)

removeLast: O(n)