LinkedList的顶级理解

WHabcwu2023-08-27 18:42

目录

1.LinkedList的介绍

LinkedList的结构

2.LinkedList的模拟实现

2.1创建双链表

2.2头插法

2.3尾插法

2.4任意位置插入

2.5查找关键字

2.6链表长度

2.7遍历链表

2.8删除第一次出现关键字为key的节点

2.9删除所有值为key的节点

2.10清空链表

2.11完整代码

3.LinkedList的使用

3.1LinkedList的构造

3.2LinkedList的其他常用方法介绍

3.3LinkedList的遍历

3.4ArrayList和LinkedList的区别

1.LinkedList的介绍

LinkedList的底层是双向链表结构，元素存储在单独的节点中，通过引用将节点连接起来了。

如果对双向链表或链表不太清晰，可以先看看本博主写的有关链表的文章。

链表的顶级理解_WHabcwu的博客-CSDN博客

在集合框架中，LinkedList也实现了List接口，具体如下：

注意：

  1. LinkedList 实现了 List 接口
  2. LinkedList 的底层使用了双向链表
  3. LinkedList 没有实现 RandomAccess 接口，因此 LinkedList 不支持随机访问
  4. LinkedList 的任意位置插入和删除元素时效率比较高，时间复杂度为 O(1)
  5. LinkedList 比较适合任意位置插入的场景

LinkedList的结构

  • 前驱节点：用于存储前一节点的位置，用prev表示
  • 后继节点：用于储存下一节点的位置，用next表示
  • 所需要储存的数据，用val表示
  • 头节点：用head表示
  • 尾节点：用last表示

2.LinkedList的模拟实现

无非是增删查改，在某位置的插入与删除，对数据内容进行管理和操作。

具体实现内容：

（1）创建双链表

（2）头插法

（3）尾插法

（4）任意位置插入

（5）查找关键字

（6）链表长度

（7）遍历链表

（8）删除第一次出现关键字为key的节点

（9）删除所有值为key的节点

（10）清空链表

2.1创建双链表

java 复制代码 
public class MyLinkedList {
    static class ListNode {
        public int val;
        public ListNode prev;//前驱
        public ListNode next;//后继

        public ListNode(int val) {
            this.val = val;
        }
    }

    public ListNode head;//头节点
    public ListNode last;//尾节点
}

2.2头插法

（1）首先判断头节点是否为null若为null，则该节点就是头节点，也是尾节点.

（2）头节点不为null，将原先head的前驱节点指向新增节点位置，新增节点后驱节点指向head节点的位置。

(3)head指向新增节点位置。

java 复制代码 
    //插法 O(1)
    public void addFirst(int data){
        ListNode node = new ListNode(data);
        if(head == null) {
            head = node;
            last = node;
        }else {
            node.next = head;
            head.prev = node;
            head = node;
        }
    }

2.3尾插法

与头插法大同小异

java 复制代码 
    //尾插法 O(1)
    public void addLast(int data){
        ListNode node = new ListNode(data);
        if(head == null) {
            head = node;
            last = node;
        }else {
            last.next = node;
            node.prev = last;
            last = node;
        }
    }

2.4任意位置插入

需要插入的位置必须为合法，如果不合法，我们会抛出一个异常进行提醒

java 复制代码 
public class ListIndexOutOfException extends RuntimeException{
    public ListIndexOutOfException() {
    }

    public ListIndexOutOfException(String message) {
        super(message);
    }
}

任意位置插入，我们可以分为种情况，插在开头，插在结尾，插在中间

java 复制代码 
    //任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
    public void addIndex(int index,int data){
        if(index < 0 || index > size()) {
            throw new ListIndexOutOfException("违规数据");
        }
        if(index == 0) {
            addFirst(data);
            return;
        }
        if(index == size()) {
            addLast(data);
            return;
        }

        ListNode cur = findIndex(index);
        //
        ListNode node = new ListNode(data);
        cur.prev.next = node;
        node.next = cur;
        node.prev = cur.prev;
        cur.prev = node;

    }

2.5查找关键字

直接遍历查找即可

java 复制代码 
    //查找是否包含关键字key是否在单链表当中
    public boolean contains(int key){
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            if(cur.val == key) {
                return true;
            }
            cur = cur.next;
        }
        return false;
    }

2.6链表长度

用一个len变量进行记录，遍历链表

java 复制代码 
    public int size(){
        int len = 0;
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            len++;
            cur = cur.next;
        }
        return len;
    }

2.7遍历链表

java 复制代码 
    public void display(){
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            System.out.print(cur.val+" ");
            cur = cur.next;
        }
        System.out.println();
    }

2.8删除第一次出现关键字为key的节点

（1）一个节点都没有

（2）删除数据在第一个

（3）没有你要删除的数据

（4）有你要删除的数据且不是第一个

（5）删除数据最后一个

找到就return;

java 复制代码 
    //删除第一次出现关键字为key的节点
    public void remove(int key){
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            //开始删除了
            if(cur.val == key) {
                //1. 删除的是头节点
                if(cur == head) {
                    head = head.next;
                    //只有一个节点
                    if(head != null) {
                        head.prev = null;
                    }
                }else {
                    //中间  尾巴
                    cur.prev.next = cur.next;
                    //不是尾巴节点
                    if(cur.next != null) {
                        cur.next.prev = cur.prev;
                    }else {
                        //是尾巴节点
                        last = last.prev;
                    }
                }
                return;
            }
            cur = cur.next;
        }
    }

2.9删除所有值为key的节点

与删除第一次出现关键字为key的节点几乎是一模一样的；

我们只需要遍历完就好，只需要return删掉就好。

java 复制代码 
    //删除所有值为key的节点
    public void removeAllKey(int key){
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            //开始删除了
            if(cur.val == key) {
                //1. 删除的是头节点
                if(cur == head) {
                    head = head.next;
                    //只有一个节点
                    if(head != null) {
                        head.prev = null;
                    }
                }else {
                    //中间  尾巴
                    cur.prev.next = cur.next;
                    //不是尾巴节点
                    if(cur.next != null) {
                        cur.next.prev = cur.prev;
                    }else {
                        //是尾巴节点
                        last = last.prev;
                    }
                }
            }
            cur = cur.next;
        }
    }

2.10清空链表

只需要遍历整个链表，将每个节点的前驱与后继节点都置为null就好

java 复制代码 
    public void clear(){
        ListNode cur = head;
        while(cur != null) {
            cur.prev  = null;
            cur = cur.next;
            cur.prev.next = null;
        }
        head = null;
        last = null;
    }

2.11完整代码

java 复制代码 
public class MyLinkedList {
    static class ListNode {
        public int val;
        public ListNode prev;//前驱
        public ListNode next;//后继

        public ListNode(int val) {
            this.val = val;
        }
    }

    public ListNode head;//头节点
    public ListNode last;//尾节点

    //头插法 O(1)
    public void addFirst(int data){
        ListNode node = new ListNode(data);
        if(head == null) {
            head = node;
            last = node;
        }else {
            node.next = head;
            head.prev = node;
            head = node;
        }
    }
    //尾插法 O(1)
    public void addLast(int data){
        ListNode node = new ListNode(data);
        if(head == null) {
            head = node;
            last = node;
        }else {
            last.next = node;
            node.prev = last;
            last = node;
        }
    }
    //任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
    public void addIndex(int index,int data){
        if(index < 0 || index > size()) {
            throw new ListIndexOutOfException("违规数据");
        }
        if(index == 0) {
            addFirst(data);
            return;
        }
        if(index == size()) {
            addLast(data);
            return;
        }

        ListNode cur = findIndex(index);
        //
        ListNode node = new ListNode(data);
        cur.prev.next = node;
        node.next = cur;
        node.prev = cur.prev;
        cur.prev = node;

    }
    private ListNode findIndex(int index) {
        ListNode cur = head;
        while (index != 0) {
            cur = cur.next;
            index--;
        }
        return cur;
    }
    //查找是否包含关键字key是否在单链表当中
    public boolean contains(int key){
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            if(cur.val == key) {
                return true;
            }
            cur = cur.next;
        }
        return false;
    }
    //删除第一次出现关键字为key的节点
    public void remove(int key){
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            //开始删除了
            if(cur.val == key) {
                //1. 删除的是头节点
                if(cur == head) {
                    head = head.next;
                    //只有一个节点
                    if(head != null) {
                        head.prev = null;
                    }
                }else {
                    //中间  尾巴
                    cur.prev.next = cur.next;
                    //不是尾巴节点
                    if(cur.next != null) {
                        cur.next.prev = cur.prev;
                    }else {
                        //是尾巴节点
                        last = last.prev;
                    }
                }
                return;
            }
            cur = cur.next;
        }
    }
    //删除所有值为key的节点
    public void removeAllKey(int key){
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            //开始删除了
            if(cur.val == key) {
                //1. 删除的是头节点
                if(cur == head) {
                    head = head.next;
                    //只有一个节点
                    if(head != null) {
                        head.prev = null;
                    }
                }else {
                    //中间  尾巴
                    cur.prev.next = cur.next;
                    //不是尾巴节点
                    if(cur.next != null) {
                        cur.next.prev = cur.prev;
                    }else {
                        //是尾巴节点
                        last = last.prev;
                    }
                }
            }
            cur = cur.next;
        }
    }

    public int size(){
        int len = 0;
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            len++;
            cur = cur.next;
        }
        return len;
    }

    public void display(){
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            System.out.print(cur.val+" ");
            cur = cur.next;
        }
        System.out.println();
    }

    public void clear(){
        ListNode cur = head;
        while(cur != null) {
            cur.prev  = null;
            cur = cur.next;
            cur.prev.next = null;
        }
        head = null;
        last = null;
    }
}

3.LinkedList的使用

3.1LinkedList的构造

3.2LinkedList的其他常用方法介绍

3.3LinkedList的遍历

java 复制代码 
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<>();
        linkedList.add(1);
        linkedList.add(2);
        linkedList.add(3);
        linkedList.add(4);
        linkedList.add(5);
        // foreach遍历
        for (int e:list) {
            System.out.print(e + " ");
        }
        System.out.println();
        System.out.println("=====================");
        // 使用迭代器遍历---正向遍历
        Iterator<Integer> iterator1 = linkedList.iterator();
        while(iterator1.hasNext()){
            System.out.println(iterator1.next());
        }
        System.out.println("=====================");
        // 使用反向迭代器---反向遍历
        ListIterator<Integer> iterator2 = linkedList.listIterator(linkedList.size());
        while (iterator2.hasPrevious()){
            System.out.println(iterator2.previous());
        }
    }

3.4ArrayList和LinkedList的区别

以上为我个人的小分享，如有问题，欢迎讨论！！！

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