在 Java 中,链表是一种常见的数据结构,可以通过类的方式实现自定义链表。以下是关于 Java 中链表的数据结构和实现方式的详细介绍。
1. 自定义链表结构
Java 中链表通常由一个节点类 (ListNode
) 和可能的链表操作类构成。
节点类 (ListNode)
这是链表的基本组成部分,每个节点包含数据域和指向下一个节点的引用。
java
class ListNode {
int val; // 数据域
ListNode next; // 指向下一个节点的引用
// 构造函数
ListNode() {}
ListNode(int val) { this.val = val; }
ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
}
2. 单链表 (Singly Linked List)
单链表中,每个节点只指向下一个节点。
基本操作实现
java
class SinglyLinkedList {
private ListNode head; // 头节点
// 添加节点到链表末尾
public void add(int val) {
ListNode newNode = new ListNode(val);
if (head == null) {
head = newNode;
} else {
ListNode current = head;
while (current.next != null) {
current = current.next;
}
current.next = newNode;
}
}
// 删除指定值的节点
public void delete(int val) {
if (head == null) return;
if (head.val == val) {
head = head.next;
return;
}
ListNode current = head;
while (current.next != null && current.next.val != val) {
current = current.next;
}
if (current.next != null) {
current.next = current.next.next;
}
}
// 打印链表
public void printList() {
ListNode current = head;
while (current != null) {
System.out.print(current.val + " -> ");
current = current.next;
}
System.out.println("null");
}
}
3. 双链表 (Doubly Linked List)
双链表的每个节点有两个引用,一个指向前一个节点,另一个指向后一个节点。
节点类
java
class DoublyListNode {
int val;
DoublyListNode prev; // 指向前一个节点
DoublyListNode next; // 指向下一个节点
DoublyListNode(int val) { this.val = val; }
}
双链表操作
java
class DoublyLinkedList {
private DoublyListNode head; // 头节点
private DoublyListNode tail; // 尾节点
// 添加到链表末尾
public void add(int val) {
DoublyListNode newNode = new DoublyListNode(val);
if (head == null) {
head = tail = newNode;
} else {
tail.next = newNode;
newNode.prev = tail;
tail = newNode;
}
}
// 删除指定值的节点
public void delete(int val) {
DoublyListNode current = head;
while (current != null && current.val != val) {
current = current.next;
}
if (current == null) return; // 未找到
if (current.prev != null) {
current.prev.next = current.next;
} else {
head = current.next; // 删除头节点
}
if (current.next != null) {
current.next.prev = current.prev;
} else {
tail = current.prev; // 删除尾节点
}
}
// 打印链表
public void printList() {
DoublyListNode current = head;
while (current != null) {
System.out.print(current.val + " <-> ");
current = current.next;
}
System.out.println("null");
}
}
4. 使用 Java 标准库的链表
Java 提供了标准库中的 LinkedList
类,可以直接使用,不需要手动实现。
使用 LinkedList
java
import java.util.LinkedList;
public class LinkedListExample {
public static void main(String[] args) {
LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
// 添加元素
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
// 删除元素
list.remove(Integer.valueOf(2));
// 打印链表
System.out.println(list); // 输出: [1, 3]
}
}
特点
LinkedList
是双向链表,提供头尾操作支持。- 它实现了
List
接口和Deque
接口,可用作队列和栈。
总结
- 自定义链表 :适用于需要实现特定链表功能的场景。
- 单链表 :每个节点只有
next
引用。 - 双链表 :每个节点有
next
和prev
引用,操作更加灵活。
- 单链表 :每个节点只有
- Java 标准库
LinkedList
:提供开箱即用的链表操作,适合一般用途。