java 数据结构 链表

链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，其物理结构不能只管的表示数据元素的逻辑顺序，数据元
素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。链表由一系列的结点（链表中的每一个元素称为结点）组成，
结点可以在运行时动态生成。

单向链表

/**
 * 单向链表
 * @param <T>
 */
public class LinkList<T> implements Iterable<T> {
    //记录头结点
    private Node head;
    //记录链表的长度
    private int N;

    public LinkList() {
        //初始化头结点
        head = new Node(null, null);
        N = 0;
    }

    //清空链表
    public void clear() {
        head.next = null;
        head.item = null;
        N = 0;
    }

    //获取链表的长度
    public int length() {
        return N;
    }

    //判断链表是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return N == 0;
    }

    //获取指定位置i出的元素
    public T get(int i) {
        if (i < 0 || i >= N) {
            throw new RuntimeException("位置不合法！");
        }
        Node n = head.next;
        for (int index = 0; index < i; index++) {
            n = n.next;
        }
        return n.item;
    }

    //向链表中添加元素t
    public void insert(T t) {
        //找到最后一个节点
        Node n = head;
        while (n.next != null) {
            n = n.next;
        }
        Node newNode = new Node(t, null);
        n.next = newNode;
        //链表长度+1
        N++;
    }

    //向指定位置i处，添加元素t
    public void insert(int i, T t) {
        if (i < 0 || i > N) {
            throw new RuntimeException("位置不合法！");
        }
        //寻找位置i之前的结点
        Node pre = head;
        for (int index = 0; index <= i - 1; index++) {
            pre = pre.next;
        }
        //位置i的结点
        Node curr = pre.next;
        //构建新的结点，让新结点指向位置i的结点
        Node newNode = new Node(t, curr);
        //让之前的结点指向新结点
        pre.next = newNode;
        //长度+1
        N++;
    }

    //删除指定位置i处的元素，并返回被删除的元素
    public T remove(int i) {
        if (i < 0 || i >= N) {
            throw new RuntimeException("位置不合法");
        }
        //寻找i之前的元素
        Node pre = head;
        for (int index = 0; index <= i - 1; index++) {
            pre = pre.next;
        }
        //当前i位置的结点
        Node curr = pre.next;
        //前一个结点指向下一个结点，删除当前结点
        pre.next = curr.next;
        //长度-1
        N--;
        return curr.item;
    }

    //查找元素t在链表中第一次出现的位置
    public int indexOf(T t) {
        Node n = head;
        for (int i = 0; n.next != null; i++) {
            n = n.next;
            if (n.item.equals(t)) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    //结点类
    private class Node {
        //存储数据
        T item;
        //下一个结点
        Node next;

        public Node(T item, Node next) {
            this.item = item;
            this.next = next;
        }
    }

    @Override
    public Iterator iterator() {
        return new LIterator();
    }

    private class LIterator implements Iterator<T> {
        private Node n;

        public LIterator() {
            this.n = head;
        }

        @Override
        public boolean hasNext() {
            return n.next != null;
        }

        @Override
        public T next() {
            n = n.next;
            return n.item;
        }
    }

    public void reverse() {
        if (N == 0) {
        //当前是空链表，不需要反转
            return;
        }
        reverse(head.next);
    }

    /**
     * @param curr 当前遍历的结点
     * @return 反转后当前结点上一个结点
     */
    public Node reverse(Node curr) {
        //已经到了最后一个元素
        if (curr.next == null) {
        //反转后，头结点应该指向原链表中的最后一个元素
            head.next = curr;
            return curr;
        }
        //当前结点的上一个结点
        Node pre = reverse(curr.next);
        pre.next = curr;
        //当前结点的下一个结点设为null
        curr.next = null;
        //返回当前结点
        return curr;
    }
}

双向链表

双向链表也叫双向表，是链表的一种，它由多个结点组成，每个结点都由一个数据域和两个指针域组成，数据域用
来存储数据，其中一个指针域用来指向其后继结点，另一个指针域用来指向前驱结点。链表的头结点的数据域不存
储数据，指向前驱结点的指针域值为null，指向后继结点的指针域指向第一个真正存储数据的结点。

/**
 * 双向链表
 *
 * @param <T>
 */
public class TowWayLinkList<T> implements Iterable<T> {
    //首结点
    private Node head;
    //最后一个结点
    private Node last;
    //链表的长度
    private int N;

    public TowWayLinkList() {
        last = null;
        head = new Node(null, null, null);
        N = 0;
    }

    //清空链表
    public void clear() {
        last = null;
        head.next = last;
        head.pre = null;
        head.item = null;
        N = 0;
    }

    //获取链表长度
    public int length() {
        return N;
    }

    //判断链表是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return N == 0;
    }

    //插入元素t
    public void insert(T t) {
        if (last == null) {
            last = new Node(t, head, null);
            head.next = last;
        } else {
            Node oldLast = last;
            Node node = new Node(t, oldLast, null);
            oldLast.next = node;
            last = node;
        }
        //长度+1
        N++;
    }

    //向指定位置i处插入元素t
    public void insert(int i, T t) {
        if (i < 0 || i >= N) {
            throw new RuntimeException("位置不合法");
        }
        //找到位置i的前一个结点
        Node pre = head;
        for (int index = 0; index < i; index++) {
            pre = pre.next;
        }
        //当前结点
        Node curr = pre.next;
        //构建新结点
        Node newNode = new Node(t, pre, curr);
        curr.pre = newNode;
        pre.next = newNode;
        //长度+1
        N++;
    }

    //获取指定位置i处的元素
    public T get(int i) {
        if (i < 0 || i >= N) {
            throw new RuntimeException("位置不合法");
        }
        //寻找当前结点
        Node curr = head.next;
        for (int index = 0; index < i; index++) {
            curr = curr.next;
        }
        return curr.item;
    }

    //找到元素t在链表中第一次出现的位置
    public int indexOf(T t) {
        Node n = head;
        for (int i = 0; n.next != null; i++) {
            n = n.next;
            if (n.next.equals(t)) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    //删除位置i处的元素，并返回该元素
    public T remove(int i) {
        if (i < 0 || i >= N) {
            throw new RuntimeException("位置不合法");
        }
        //寻找i位置的前一个元素
        Node pre = head;
        for (int index = 0; index < i; index++) {
            pre = pre.next;
        }
        //i位置的元素
        Node curr = pre.next;
        //i位置的下一个元素
        Node curr_next = curr.next;
        pre.next = curr_next;
        curr_next.pre = pre;
        //长度-1；
        N--;
        return curr.item;
    }

    //获取第一个元素
    public T getFirst() {
        if (isEmpty()) {
            return null;
        }
        return head.next.item;
    }

    //获取最后一个元素
    public T getLast() {
        if (isEmpty()) {
            return null;
        }
        return last.item;
    }

    @Override
    public Iterator<T> iterator() {
        return new TIterator();
    }

    private class TIterator implements Iterator {
        private Node n = head;

        @Override
        public boolean hasNext() {
            return n.next != null;
        }

        @Override
        public Object next() {
            n = n.next;
            return n.item;
        }
    }

    //结点类
    private class Node {
        public Node(T item, Node pre, Node next) {
            this.item = item;
            this.pre = pre;
            this.next = next;
        }

        //存储数据
        public T item;
        //指向上一个结点
        public Node pre;
        //指向下一个结点
        public Node next;
    }
}