LinkedList与链表

文章目录

• 一、ArrayList的缺陷
• 二、链表
  • 1.链表的概念及结构
  • 2.链表的实现
• 总结

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一、ArrayList的缺陷

在前一章博客中我们以及熟悉了ArrayList的使用，并且对其部分方法进行了自我实现，当我们探究其源码时会发现，ArrayList底层使用数组来储存元素：

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
            implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
    {
        // ...
// 默认容量是10
        private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
        //...
// 数组：用来存储元素
        transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
        // 有效元素个数
        private int size;
        public ArrayList(int initialCapacity) {
            if (initialCapacity > 0) {
                this.elementData = new Object[initialCapacity];
            } else if (initialCapacity == 0) {
                this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
            } else {
                throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                        initialCapacity);
            }
        }

        //....
}

由于其底层 "数组" 是一段连续空间，当在ArrayList任意位置插入或者删除元素时，就需要将后序元素整体往前或者往后搬移，时间复杂度为O(n)，效率比较低，因此ArrayList不适合做任意位置插入和删除比较多的场景。因此：java 集合中又引入了LinkedList，即链表结构。

二、链表

1.链表的概念及结构

链表是一种物理存储结构上非连续存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的引用链接次序实现的。正如我们喜欢的托马斯小火车：

但在实际情况中 链表的结构多重多样，以下是其8种链表组合：

1.单向或者双向：

2.带头或者不带头：

3.循环或者非循环：

以上三组结构能够组成八种不同的不同的链表结构，但不要慌！我们主要了解以下两种结构：

无头单向非循环链表：

结构简单，一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为其他数据结构的子结构，如 哈希桶、图的邻接表等等。
无头双向链表：

在Java的集合框架库中LinkedList底层实现就是无头双向循环链表.

2.无头单项非循环链表的实现

 //头插法
    public void addFirst(int data);
//尾插法
    public void addLast(int data);
//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);
//查找是否包含关键字key是否在单链表当中
    public boolean contains(int key);
//删除第一次出现关键字为key的节点
    public void remove(int key);
//删除所有值为key的节点
    public void removeAllKey(int key);
//得到单链表的长度
    public int size();
//清空链表
    public void clear();
//打印链表
    public void display();

我们依次实现上述方法，首先我们创建一个内部类，原因及代码如下：

public class LinkedList implements IList{
    public class ListNode{
        private int val;
        private ListNode next;

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

    }
    public ListNode head;
}

那么我们就依次实现：(在实现过程我就不多一一讲解了)

2.1 addFirst(int data)

 public void addFirst(int data) {
        ListNode del=new ListNode(data);
        del.next=head;
        head=del;
    }

2.2 size()

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

2.3 display()

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

2.4 addLast(int data)

public void addLast(int data) {
        ListNode del=new ListNode(data);
        if(head==null){
            head=del;
            return;
        }
        ListNode cur=head;
        while(cur.next!=null){
            cur=cur.next;
        }
        cur.next=del;
    }

2.5 addIndex(int index, int data)

private void checkindex(int index) throws PosIllegal{
        int len=size();
        if(index<0||index>len){
            throw new PosIllegal("index位置不合法！！！");
        }
    }
    @Override
    public void addIndex(int index, int data) {
        int len=size();
       try{
           checkindex(index);
           ListNode cur=head;
           ListNode del=new ListNode(data);
           if(index==0){
               addFirst(data);
               return;
           }else if (index==len){
               addLast(data);
               return;
           }else{
               for (int i = 1; i <len ; i++) {
               if (i == index) {
                   del.next=cur.next;
                   cur.next=del;
               }
               cur=cur.next;
           }
           }
       }catch(PosIllegal e){
           e.printStackTrace();
           System.out.println("index的位置不合法！！！");
       }
    }

异常的实现可以查阅：代码如下：

2.6 contains(int key)

public boolean contains(int key) {
        ListNode cur=head;
        while(cur!=null){
            if(cur.val==key){
                return true;
            }
            cur=cur.next;
        }
        return false;
    }

2.7 remove(int key)

public void remove(int key) {
        if(head==null){
            return;
        }
        ListNode cur=head;
        while(cur.next!=null) {
            if(head.val==key){
                head=head.next;
                return;
            }
            if(cur.next.next==null&&cur.next.val==key){
                cur.next=null;
                return;
            }
            if (cur.next.val == key) {
                ListNode del = cur.next;
                cur.next = del.next;
            }
            cur = cur.next;
        }
        return;
    }

2.8 removeAllKey(int key)

public void removeAllKey(int key) {
        ListNode cur=head;
        ListNode pre=head;
        if(head==null){
            return;
        }
        while(cur!=null){
              if(cur.val==key){
                pre.next=cur.next;
                cur=cur.next;
            }else{
                pre=cur;
                cur=cur.next;
            }
        }
        if(head.val==key){
            head=head.next;
        }
    }

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作业

1. 反转一个单链表 https://leetcode-cn.com/problems/reverse-linked-list/description/https://leetcode-cn.com/problems/reverse-linked-list/description/

2. 给定一个带有头结点 head 的非空单链表，返回链表的中间结点。如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点https://leetcode-cn.com/problems/middle-of-the-linked-list/description/https://leetcode-cn.com/problems/middle-of-the-linked-list/description/

3. 链表的回文结构 https://www.nowcoder.com/practice/d281619e4b3e4a60a2cc66ea32855bfa?tpId=49&&tqId=29370&rp=1&ru=/activity/oj&qru=/ta/2016test/question-rankinghttps://www.nowcoder.com/practice/d281619e4b3e4a60a2cc66ea32855bfa?tpId=49&&tqId=29370&rp=1&ru=/activity/oj&qru=/ta/2016test/question-ranking 下一篇我们将给出上述三个题目的解题思路，另外将介绍双向链表，以及对其进行简单实现！