模拟LinkedList实现的双向链表

1. 前言

前文我们用java语言实现了无哨兵的单向链表.稍作修改即可实现有哨兵的单向链表.有哨兵的单向链表相较与无哨兵的而言，其对链表的头结点的增删操作更为方便.而在此我们实现了带有头节点和尾节点的双向链表(该头节点和尾节点都不存储有效的数据).

2. 带有头节点和尾节点的双向链表

例 :

java 复制代码

public class BinaryLinkedList implements Iterable<Integer> {
    //头指针指向头节点
    static Node prev = new Node(null, 0, null);
    //尾指针指向尾节点
    static Node tail = new Node(null, 0, null);

    public BinaryLinkedList() {
        //将头节点的next指针指向尾节点
        //将尾节点的prev指针指向头节点
        prev.next = tail;
        tail.prev = prev;
    }

    private static class Node {
        int value;
        Node prev;
        Node next;

        public Node(Node prev, int value, Node next) {
            this.prev = prev;
            this.value = value;
            this.next = next;
        }
    }

    //头插法
    public void addHead(int value) {
        Node p = new Node(prev, value, prev.next);
        prev.next.prev = p;
        prev.next = p;
    }

    //从头开始遍历
    public void Traverse1Head() {
        Node p;
        for (p = prev.next; p != tail; p = p.next) {
            //空链表时, p==null
            if (p == null) {
                return;
            }
            System.out.println("该节点的值为" + p.value);
        }
    }

    //从尾开始遍历
    public void Traverse1Tail() {
        Node p;
        for (p = tail.prev; p != prev; p = p.prev) {
            if (p == null) {
                return;
            }
            System.out.println("该节点的值为" + p.value);
        }
    }

    //获取指定位置的值
    public static int get(int index) {
        Node p = findIndex(index);
        return p.value;
    }

    //从头指针开始找指定索引的节点的值
    private static Node findIndex(int index) {
        int count = -1;
        Node p = prev;
        //这里允许index==-1的原因是此时返回的是头节点
        //有实际意义, 因为此时insert函数就无需对插入位置为0时做出分析
        if (index < -1) {
            throw new RuntimeException("index输入不合法");
        }
        while (count < index) {
            p = p.next;
            //此时p可能为null, 所以需要判断
            if (p == null) {
                throw new RuntimeException("输入无效的index");
            }
            count++;
        }
        //如果p是尾节点, 将抛出异常
        if (p == tail) {
            throw new RuntimeException("尾节点不可操作");
        }
        return p;
    }

    //尾插法
    public static void addLast(int value) {
        Node p = new Node(tail.prev, value, tail);
        tail.prev.next = p;
        tail.prev = p;
    }

    public void Insert(int index, int value) {
        //如果index==0, 则p是头节点
        Node p = findIndex(index - 1);
        Node insert = new Node(p, value, p.next);
        p.next.prev = insert;
        p.next = insert;
    }

    public int remove(int index) {
        //找到要删除的节点
        Node p = findIndex(index);
        int value = p.value;
        p.next.prev = p.prev;
        p.prev.next = p.next;
        return value;
    }

    //迭代器迭代的数据类型是整形, 又由于泛型不能是基本数据类型, 所以用到包装类
    @Override
    public Iterator<Integer> iterator() {
        //使用到了匿名内部类
        return new Iterator<Integer>() {
            //成员变量p(实例变量)
            Node p = prev.next;

            @Override
            public boolean hasNext() {
                if (p != null && p != tail) {
                    return true;
                }
                return false;
            }

            @Override
            public Integer next() {
                int value = p.value;
                p = p.next;
                return value;
            }
        };
    }

    public void Traverse2(Consumer<Integer> consumer) {
        Node p;
        for (p = prev.next; p != tail; p = p.next) {
            if (p == null) {
                return;
            }
            consumer.accept(p.value);
        }
    }
}

3. 单元测试(测试案例)

测试案例供参考 :

java 复制代码

@Test
    public void test1() {
        BinaryLinkedList b = new BinaryLinkedList();
        b.addHead(12);
        b.addHead(23);
        b.addHead(34);
        b.addHead(45);
        b.addHead(56);
        b.addHead(67);
        b.addHead(78);
//        b.Traverse1Head();
//        b.Traverse1Tail();
//        System.out.println(b.get(0));
    }
    @Test
    public void test2() {
        BinaryLinkedList b = new BinaryLinkedList();
        b.addLast(12);
        b.addLast(23);
        b.addLast(34);
        b.addLast(45);
        b.addLast(56);
        b.addLast(67);
        b.addLast(78);
        //只有实现了Intrable接口的类才能使用foreach循环,
        //因为foreach底层就是使用迭代器不断调用hasNext(), next()方法
        //迭代出值赋值给临时变量element
        for (Integer element : b) {
            System.out.println("该节点的数据域是" + element);
        }
    }
    @Test
    public void test3() {
        BinaryLinkedList b = new BinaryLinkedList();
        b.addLast(12);
        b.addLast(23);
        b.addLast(34);
        b.addLast(45);
        b.addLast(56);
        b.addLast(67);
        b.addLast(78);
        //使用lambda表达式
        b.Traverse2(value -> System.out.println("该节点的数据域的值是" + value));
        System.out.println("*******************");
        //还可以使用方法引用
        b.Traverse2(System.out :: println);
    }