Java版线性表的链式存储和实现

Java版本线性表的链式存储和实现

　　线性表的链式存储结构是用若干地址分散的存储单元存储数据元素，逻辑上相邻的数据在物理上不一定相邻，因此，必须采用附加信息表示数据元素之间的顺序关系，一个数据元素的存储单元称为结点（Node），

一个结点包含两个部分：结点（数据域，地址域）；

　　每个结点只有一个地址域的线性表叫单链表，单链表结点（data 数据域；next 地址域，指向后继结点）

　　单链表的结点存储空间是在插入和删除过程中动态申请和释放的，不需要预先给单链表分配存储空间，这样就避免了因存储空间不足而需要扩充和复制元素，提高了运行效率。

　　在C/C++语言中，采用指针类型存储地址实现链式存储结构。Java语言不支持指针类型，提供引用方式保存包括地址在内的结构化信息。引用比指针更健壮、更安全。

单链表

1、单链表结点类

Node<T>是自引用的类，它的成员变量next的数据类型是Node<T>类自己。

//单链表结点类，T指定结点元素类型
public class Node<T> {

	public T data;//数据域
	public Node<T> next;//地址域

	public Node(T data, Node<T> next) {
		this.data = data;
		this.next = next;
	}

	public Node() {
		this(null, null);
	}
	
	public String toString(){
		return this.data.toString();
	}

}

2、单链表的基本操作

（1）遍历

　　遍历单链表是指从第0个结点开始，沿着结点的next链，依次访问链表中的每个结点，并且每个结点只访问一次。遍历操作不能改变单链表头指针head，因此需声明一个变量p指向当前访问结点。

public void query(Node<T> head) {
		Node<T> p = head;
		while (p != null) {
			System.out.println(p.data.toString() + " ");
			p = p.next;// 使p指向后继结点
		}
	}

（2）插入

　　单链表的插入根据插入的位置不同，分为4种情况，单链表的插入是不需要移动数据元素的，只需要改变结点之间的链接关系。

public void insert(int i, T x) {
		if (x == null) {
			throw new NullPointerException("x==null");
		}
		// 空表插入
		if (head == null) {
			head = new Node<T>(x, null);
			return;
		}
		// 头插入
		if (head != null) {
			// Node<T> p = new Node<T>(x, null);
			// p.next = head;
			// head = p;
			// 上面三句合并为下面一句
			head = new Node<T>(x, head);
			return;
		}

		// 中间插入i位置
		if (head != null) {
			Node<T> front = this.head;
			for (int j = 0; front.next != null && j < i; j++) {
				front = front.next;
			}
			Node<T> p = new Node<T>(x, null);// (1)
			p.next = front.next;// (2)
			front.next = p;// (3)
			// 上面(1)、(2)、(3)这3句可以合并为下面1句
			// front.next = new Node<T>(x, front.next);
		}

		// 尾插入
		if (head != null) {
			Node<T> front = this.head;
			while (front.next != null) {
				front = front.next;
			}
			Node<T> p = new Node<T>(x, null);//(1)
			front.next = p;//(2)
			//上面(1)(2)两句可以合并为下面一句
//			front.next = new Node<T>(x, null);
		}
	}

（3）删除

　　删除单链表中指定结点，通过改变结点的next域，就可以改变结点之间链接关系，不需要移动元素。Java的资源回收机制将自动释放不再使用的对象，回收占用的资源。

　　根据删除位置不同，可分为两种情况

public void delete(int i) {
		Node<T> front = this.head;
		// 遍历找到需要删除的第i个结点
		for (int j = 0; front.next != null && j < i; j++) {
			front = front.next;
		}

		if (i >= 0 && front.next != null) {// 删除front的后继，包括头删除,中间/尾删除
			front.next = front.next.next;
		}
	}

3、带头结点的单链表

　　单链表的存储结构通常是带头结点的，在单链表最前增加的一个特殊结点，称为头结点。

单链表的头指针head指向头结点，头结点的next域指向单链表第0个元素结点；空单链表只有一个头结点，head.next==null;遍历链表的起始位置是p = head.next；头插入和头删除不会改变head。

　　头结点的作用：(1)对单链表的插入、删除操作不需要区分操作位置(2)单链表头指针head非空，实现共享单链表