数据结构之双向链表(头插法建立)

本文介绍了一个简单的双向链表实现,包括节点的添加、显示、更新和删除等基本操作。通过具体的Java代码示例展示了如何创建节点,并进行各种链表操作。

在这里插入图片描述

package com.ws.链表.双向链表.插入到指定位置;

public class DoubleLinkeListTest {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        System.out.println("双向链表的测试");
        //创建节点
        Node node1=new Node(1,"王","小王");
        Node node2=new Node(4,"马","小马");
        Node node3=new Node(3,"刘","小刘");
        Node node4=new Node(2,"琳","小琳");

        //创建双向链表对象
        DoubleLinkeList doubleLinkeList=new DoubleLinkeList();

        //添加节点
        doubleLinkeList.addNode(node1);
        doubleLinkeList.addNode(node2);
        doubleLinkeList.addNode(node3);
        doubleLinkeList.addNode(node4);

        //显示链表
        System.out.println("---------------------------------");
        System.out.println("显示链表");
        doubleLinkeList.list();
        
    }
}


//创建一个双向链表的类,每个对象就是一个节点
class Node{
    public int paixu;
    public String name;
    public String nixkname;
    public Node next;//指向下一个节点  默认null
    public Node qian;//指向前一个节点   默认null

    //构造器
    public Node(int paixu,String name,String nixkname){
        this.paixu=paixu;
        this.name=name;
        this.nixkname=nixkname;
    }

    //显示方法

    @Override
    public String toString() {
        return "Node{" +
                "paixu=" + paixu +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", nixkname='" + nixkname + '\'' +
                '}';
    }
}

//创建管理链表的类
class DoubleLinkeList{
    //初始化一个头结点,头结点不动,不存放具体数据
    private Node head=new Node(0,"","");

    //返回头结点
    public Node getHead(){
        return head;
    }

    //遍历双向链表
    public void list(){
        //判断链表是否为空
        if (head.next==null){
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }

        //因为头结点不能动,所以需要一个副本
        //遍历指向第一个数据节点
        Node listnode=head.next;
        while (true){
            //判断是否到最后
            if (listnode==null){
                break;
            }
            //输出节点信息
            System.out.println(listnode);
            //后移,循环
            listnode=listnode.next;
        }
    }

    //添加节点(默认添加到尾)
    public void add(Node node){
        //头节点不能动,需要副本
        Node listnode=head;
        //遍历链表,找到最后
        while (true){
            //找到最后
            if (listnode.next==null){
                break;
            }
            //后移
            listnode=listnode.next;
        }
        //已经找到最后
        //当前节点下一个(next)指向新节点
        //新节点前一个(qian)指向当前节点
        listnode.next=node;
        node.qian=listnode;
    }

    //插入到指定位置
    public void addNode(Node node) {
        //因为头节点不能动,所以要有一个副本找节点
        //找的listNode是当前节点的下一个节点
        Node listNode = head;
        boolean flag = false;//标志,添加的编号是否已经存在,默认false   就是新节点编号是否已经存在
        while (true) {
            if (listNode.next == null) {
                //说明listNode已经在链表最后
                break;
            }
            //由小到大排序,后一个比前一个大就插入后一个的前面
            if (listNode.next.paixu > node.paixu) {//位置找到
                break;
            } else if (listNode.next.paixu == node.paixu) {
                //说明希望添加的序号已经存在
                flag = true;//编号已经存在
                break;
            }
            listNode = listNode.next;//后移,遍历链表
        }
        //判断编号是否已经存在
        if (flag) {//存在
            System.out.printf("添加编号【%d】已经存在,不能加入\n", listNode.next.paixu);
        } else {
            if (listNode.next!=null){//到尾,则不用连接后一个节点
                node.next=listNode.next;//新节点指向当前节点下一个节点
                listNode.next.qian=node;//当前节点的下一个节点指向新节点
            }
            listNode.next=node;//当前节点指向新节点
            node.qian=listNode;//新节点指向当前节点

        }
    }

    //修改一个节点的内容
    public void update(Node node){
        //判断为空
        if (head.next==null){
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        //找到需要修改的节点,按照paixu找
        //头结点不能动,要一个副本
        //第一个数据节点
        Node listnode=head.next;
        boolean flag=false;//是否找到节点  默认flase
        while (true){
            //是否遍历完链表
            if (listnode==null){
                break;//遍历完链表
            }
            //找到
            if (listnode.paixu==node.paixu){
                flag=true;
                break;
            }
            listnode=listnode.next;//循环
        }
        if (flag){//找到节点
            listnode.name=node.name;
            listnode.nixkname=node.nixkname;
        }else {//没找到
            System.out.printf("没有找到编号【%d】的节点,不能修改\n",node.paixu);
        }
    }

    //删除节点
    //可直接找到要删除的节点
    public void delete(int paixu){
        //判断当前链表是否为空
        if (head.next==null){
            System.out.println("链表为空,不能删除");
            return;
        }

        //辅助变量
        //第一个数据节点
        Node listnode=head.next;
        boolean flag=false;//标志是否找到节点  默认false
        while (true){
            //是否到最后
            if (listnode==null){
                break;
            }
            if (listnode.paixu==paixu){
                //找到要删除的节点
                flag=true;
                break;
            }
            listnode=listnode.next;
        }
        //找到要删除的节点
        if (flag){
            //删除节点
            listnode.qian.next=listnode.next;//当前节点的前一个节点的后一个节点指向当前节点的下一个节点
            if (listnode.next!=null){//当前节点不是最后一个节点,如果要是最后一个节点,他的后一个的前一个就变成了空的前一个,有错误
                listnode.next.qian=listnode.qian;//当前节点的后一个的前一个指向当前节点的前一个
            }
        }else {
            System.out.printf("要删除的【%d】节点不存在\n",paixu);
        }
    }
}
<think>好的,我现在要帮助用户理解双向链表头插法实现。首先,我需要回顾双向链表的基本结构。双向链表的每个节点都有指向前驱和后继的指针,这样插入和删除操作会更加灵活,尤其是头插法。 用户提到他们想了解头插法的实现方法和代码示例。根据提供的引用资料,特别是引用[4]和[5],头插法是在头结点和第0个结点之间插入新节点。需要确保新节点的prev指向头结点,next指向原来的第一个节点。如果原来的第一个节点存在,还要更新它的prev指向新节点,最后让头结点的next指向新节点。 接下来,我需要检查引用中的代码示例是否正确。例如,引用[4]中的C代码展示了头插法的实现,包括创建新节点、调整指针的步骤。同时,引用[5]也提到了双链表节点的插入操作,可能需要结合这两个引用来确保代码的正确性。 用户可能需要一个清晰的步骤解释和代码示例。因此,我应该分步骤解释头插法的过程,并提供一个结构化的代码示例,比如用C语言实现,同时注意指针操作的顺序,避免出现断链的情况。 另外,需要确保回答中引用了正确的资料,比如在关键步骤后添加引用标记。例如,在解释指针调整时引用[4]和[5]。最后,生成相关问题,帮助用户进一步学习,比如性能分析或优化方法。</think>### 双向链表头插法实现原理 双向链表的**头插法**是指在链表的**头部**(头结点与第一个数据结点之间)插入新结点。其核心原理是通过调整结点的`prev`和`next`指针,保持链表的前后连接关系。以下是具体实现步骤: --- #### **实现步骤** 1. **创建新结点** 为新数据分配内存,并初始化其`prev`和`next`指针为`NULL`。 2. **调整指针关系** - 新结点的`next`指向头结点的下一个结点(原第一个结点)。 - 新结点的`prev`指向头结点。 - **如果原第一个结点存在**,需将原第一个结点的`prev`指向新结点。 - 头结点的`next`指向新结点。 3. **完成插入** 通过上述指针调整,新结点成为链表的第一个数据结点。 --- #### **代码示例(C语言)** ```c typedef struct Node { int data; struct Node* prev; struct Node* next; } Node; // 头插法函数 void insertAtHead(Node* head, int data) { Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node)); newNode->data = data; // 调整指针 newNode->next = head->next; // 新结点指向原第一个结点 newNode->prev = head; // 新结点的prev指向头结点 if (head->next != NULL) { head->next->prev = newNode; // 原第一个结点的prev指向新结点 } head->next = newNode; // 头结点指向新结点 } ``` --- #### **关键点解析** - **头结点的作用**:简化插入逻辑,无需处理空链表特例[^4]。 - **指针顺序**:先处理新结点的指针,再调整原结点的指针,避免断链[^5]。 - **时间复杂度**:$O(1)$,仅需常数次指针操作[^2]。 --- ### 相关问题 1. 头插法和尾插法在性能上有何差异? 2. 如何处理双向链表的删除操作? 3. 双向链表与单向链表的主要区别是什么? [^1]: 双循环链表插入操作逻辑类似,但需处理循环特性。 [^2]: 链表的基础结构与操作原理。 [^4]: 头插法代码实现细节。 : 双链表插入操作的通用规则。
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