1. 链表
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 。
链表中包含两种域：
-
存储数值的域
-
存储引用（相当于c语言中的地址）的域
2. 链表的分类
链表根据3种分类方式分类
-
单向或双向
-
带头或不带头
-
循环或不循环
更据以上3种分类方式，共有8种。
3. 单向链表
这里我们实现的是单向不带头不循环的链表。
java
public class SingleLinkedList {
//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){
return false;
}
//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(){
return -1;
}
public void clear() {
}
}3.1 内部类
首先我们要创建一跟内部类包含存储数值的域和存储引用的域，之后我们需要引用来把我们的链表串联起来，第一个节点用head来表示。
java
static class ListNode {
public int val;
public ListNode next;
public ListNode(int val) {
this.val = val;
}
}
public ListNode head;3.2 头插法
思路：
将插入节点的下一个节点（next）指向头节点（head）
把插入节点改为头节点
java
//头插法
public void addFirst(int data) {
ListNode node = new ListNode(data);
node.next = head;
head = node;
}3.3 尾插法
思路：
先判断链表是否为空（因为尾插涉及到next域，链表如果为空会空指针异常）
遍历链表，找到尾节点，使尾点的next指向尾插节点
java
//尾插法
public void addLast(int data) {
ListNode node = new ListNode(data);
if(head == null) {
head = node;
return;
}
ListNode cur = head;
while (cur.next != null) {
cur = cur.next;
}
cur.next = node;
}3.4 任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
思路：
判断下标是否违法
判断是否是头结点或尾结点
遍历链表找到插入下标
java
//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) {
ListNode node = new ListNode(data);
if (index < 0 || index >= size()) {
System.out.println("index下标不合法");
return;
}
if(index == 0) {
addFirst(data);
return;
}
if(index == size()) {
addLast(data);
return;
}
ListNode cur = head;
while (index - 1 >= 0) {
cur = cur.next;
index--;
}
node.next = cur.next;
cur.next = node;
}3.5 查找是否包含关键字key是否在单链表当中
思路：
遍历链表找到关键字即可
java
//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;
}3.6 删除第一次出现关键字为key的节点
思路：
判断链表是否为空，为空直接返回
判断头节点是否为要删的节点，是就直接头节点指向下一个节点
遍历链表找到要删的节点的前一个节点，当前节点的next指向下一个节点的next
java
//查找关键字key
private ListNode findNodeOfKey(int key) {
ListNode cur = head;
while (cur.next != null) {
if (cur.next.val == key) {
return cur;
}
cur = cur.next;
}
return null;
}
//删除第一次出现关键字为key的节点
public void remove(int key) {
if (head == null) {
return;
}
if (head.val == key) {
head = head.next;
return;
}
ListNode cur = findNodeOfKey(key);
if(cur == null) {
return;
}
cur.next = cur.next.next;
}3.7 删除所有值为key的节点
思路：
判断链表是否为空，为空返回
遍历链表当前节点的val值为关键字key，prev的next指向cur的next
判断头节点的val是否为要删除为key的节点，是就直接头节点指向下一个节点
java
//删除所有值为key的节点
public void removeAllKey(int key) {
if (head == null) {
return;
}
ListNode prev = head;
ListNode cur = head.next;
while (cur != null) {
if (cur.val == key) {
prev.next = cur.next;
cur = cur.next;
} else {
prev = cur;
cur = cur.next;
}
}
if (head.val == key) {
head = head.next;
}
}3.8 得到单链表的长度
思路：
定义一个计数器，遍历链表，只要节点不为空，就计数器++
java
//得到单链表的长度
public int size() {
int len = 0;
ListNode cur = head;
while (cur != null) {
len++;
cur = cur.next;
}
return len;
}3.9 清空单链表
思路：
遍历链表，定义一个临时变量存储当前节点的下一个节点，然后将当前节点的next置为空，最 后将头节点置为空
java
public void clear() {
ListNode cur = head;
while (cur != null) {
ListNode curN = cur.next;
cur.next = null;
cur = curN;
}
head = null;
}3.10 单向链表的优缺点
优点：对于增删查改操作简单
缺点：只能从头到尾遍历，只能找到后驱，不能找到前驱
4. 双向链表
这里我们实现一个双向不带头不循环的链表
java
public class MyLinkedList {
//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){}
//得到链表的长度
public int size(){}
//清空链表
public void clear(){}
}4.1 内部类
和上面的单向链表差不多，只需新增一个存储前驱的域。第一个节点用head来表示，最后一个节点用last来表示。
java
static class ListNode {
public int val;
public ListNode next;
public ListNode prev;
public ListNode(int val) {
this.val = val;
}
}4.2 头插法
思路：
判断链表是否为空，是就将头节点，尾节点指向插入节点
否则，插入节点的next指向头节点，头节点的prev指向插入节点，头节点指向插入节点
java
//头插法
public void addFirst(int data){
ListNode node = new ListNode(data);
if(head == null && last == null) {
head = node;
last = node;
}else {
node.next = head;
head.prev = node;
head = node;
}
}4.3 尾插法
思路：
判断链表是否为空，是就将头节点，尾节点指向插入节点
否则，尾节点的后驱next指向插入节点，插入节点的前驱prev指向尾节点，尾节点指向插入节 点
java
//尾插法
public void addLast(int data){
ListNode node = new ListNode(data);
if(head == null && last == null) {
head = node;
last = node;
}else {
last.next = node;
node.prev = last;
last = node;
}
}4.4 任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
思路：
判断下标是否合法，不合法直接返回
如果插入的位置是头节点，直接用头插法 ，如果插入的位置是尾节点，直接用尾插法
如果插入的位置是中间，遍历链表，找到插入的对应位置，然后插入节点的后驱next指向对应 节点，插入节点的前驱prev指向对应节点的前驱prev，对应节点的前驱prev的后驱next指向插 入节点，对应节点的前驱prev指向插入节点
java
//判断下标是否合法
public boolean checkIndex(int index) {
if(index < 0 || index >= size()) {
System.out.println("下标违法");
return false;
}
return true;
}
//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){
ListNode node = new ListNode(data);
if(checkIndex(index) == false) {
return;
}
if(index == 0) {
addFirst(data);
return;
}
if(index == size()) {
addLast(data);
return;
}
ListNode cur = head;
while (index - 1 >= 0) {
cur = cur.next;
index--;
}
node.next = cur;
node.prev = cur.prev;
cur.prev.next = node;
cur.prev = node;
}4.5 查找是否包含关键字key是否在单链表当中
思路：
遍历链表找到关键字即可
java
//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;
}4.6 删除第一次出现关键字为key的节点
思路：
如果链表为空，直接返回
遍历链表，找关键字为key的节点，如果头节点是，直接头接点指向头节点的下一个节点，然 后把头节点的前驱prev置为空，如果是尾节点，尾节点指向尾节点的前驱prev，尾节点的后 驱next置为空，其他位置，删除节点的前驱prev的后驱next指向删除节点的后驱next，删除节 点的后驱next的前驱prev指向删除节点的前驱prev
java
//删除第一次出现关键字为key的节点
public void remove(int key){
if(head == null) {
return;
}
ListNode cur = head;
while(cur != null) {
if(cur.val == key) {
if(cur == head) {
head = head.next;
head.prev = null;
}else {
if(cur.next == null) {
last = last.prev;
last.next = null;
}else {
cur.prev.next = cur.next;
cur.next.prev = cur.prev;
}
}
return;
}
cur = cur.next;
}
}4.7 删除所有值为key的节点
思路：
和删除第一次出现关键字为key的节点的思路一样
java
//删除所有值为key的节点
public void removeAllKey(int key){
if(head == null) {
return;
}
ListNode cur = head;
while(cur != null) {
if(cur.val == key) {
if(cur == head) {
head = head.next;
head.prev = null;
}else {
if(cur.next == null) {
last = last.prev;
last.next = null;
}else {
cur.prev.next = cur.next;
cur.next.prev = cur.prev;
}
}
}
cur = cur.next;
}
}4.8 得到链表的长度
思路：
定义一个计数器，遍历链表，只要节点不为空，就计数器++
java
//得到链表的长度
public int size(){
int count = 0;
ListNode cur = head;
while(cur != null) {
count++;
cur = cur.next;
}
return count;
}4.9 清空链表
思路：
遍历链表，定义一个临时变量存储当前节点的下一个节点，然后将当前节点的后驱next，前 驱prev置为空，最后将头节点，尾节点置为空
java
//清空链表
public void clear(){
ListNode cur = head;
while(cur != null) {
ListNode curNext = cur.next;
cur.next = null;
cur.prev = null;
cur = curNext;
}
head = last = null;
}4.10 双向链表的优缺点
优点：有了前驱，增加链表的灵活型
缺点：删除节点操作复杂
5. LinkedList
-
LinkedList的底层使用了双向链表
-
LinkedList没有实现RandomAccess接口，因此LinkedList不支持随机访问
-
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)
5.1 LinkedList的构造
5.2 LinkedList的常用方法
5.3 ArrayList 和 LinkedList 的对比
