2.[数据结构和算法分析笔记]链

1.链表

一个链结点是某个类的对象，这个类叫做Link。每个Link对象中都包含一个对下一个链结点引用的字段（叫做next）

public class Link {
    public int iData;
    public double dData;
    public Link next;
}

它包含了一些数据和下一个链结点的引用。

通常，用一个包含这些数据的类的对象来代替这些数据项。

public class Link {
    public inventoryItem iI;
    public Link next;
}

引用和基本类型

类型为Link的next字段仅仅是对另一个Link对象的“引用”，而不是一个对象。Link对象并没有真正包含另一个Link对象。

Link someLink = new Link();

somelink字段没有真正的一个对象，它是一个引用。

Link aLink = someLink;

2.单链表

public class LinkList {
    private Link first;
}

Link first表示指向链表中的第一个链结点。

在链表头出入一个数据项

为了插入新链结点，只需要使新创建的链结点的next字段指向原来的first，然后改变first，使它指向新创建的链结点。

public void insertFirst() {
    Link newLink = new Link();
    newLink.next = first;// newLink > old first
    first = newLink;// first > newLink
}

在链表头删除一个数据项

通过把first指向第二个链接点，断开和第一个连接点的连接。

public Link deleteFirst() {
    Link temp = first;
    first = first.next;// delete it:firts > old next
    return temp;// return deleted link
}

遍历链表显示它的内容

从first开始，沿着引用链从一个链结点到下一个连接点。变量current按顺序指向每一个链结点。

public void display() {
    Link current = first;
    while (current != null) {
        current = current.next;
        System.out.println(current.iI);
    }
}

3.双端链表

双端链表增加了对最后一个链结点的引用。双端链表类叫做FirstLastList，它由两个项，first和last，一个指向链表中的第一个链结点，另一个指向最后一个链结点。如果链表只有一个链结点，first和last都指向它，如果没有连接点，两者都为null。

双向链表很形象个U。

public class FirstLastList {
    private Link first;
    private Link last;
    public void insertFirst() {
        Link newLink = new Link();
        if (first == null)
            last = newLink;
        newLink.next = first;
        first = newLink;
    }
    public void insertLast() {
        Link newLink = new Link();
        if (first == null)
            first = newLink;
        else
            last.next = newLink;
        last = newLink;
    }
}

链表的效率

在表头插入和删除速度很快快，时间复杂度O(1)。

4.有序链表

有序链表：数据是按照关键值有序排序的。

有序链表优于有序数组的地方是插入速度（因为元素不需要移动），另外链表可以扩展到全部有效地使用内存。

有序链表是优先级队列和堆的常用实现方法。

在有序链表中插入一个数据项

为了在一个有序链表中插入数据项，算法必须首先搜索链表，找到合适的位置：它恰好在第一个比它大的数据想的前面。

public class SortedList {
    private Link first;
    public void insert(long key) {
        Link newLink = new Link();
        Link previous = null;
        Link current = first;
        while (current != null && key > current.dData) {
            previous = current;
            current = current.next;
        }
        if (previous == null)
            first = newLink;
        else
            previous.next = current;
    }
}

有序链表的效率

在有序链表插入和删除某一项最多需要O(N)次比较。

5.双向链表

双向链表即允许向前遍历，也允许向后遍历整个链表。每个链结点都有两个指向其他连接点的引用，一个指向下一个链结点，另一个指向前一个链结点。

public class Link {
    public double dData;
    public Link next;
    public Link previous;
}

双向链表的缺点是每次插入或删除一个链结点的时候，都要处理四个链结点的引用。双向链表不必是双端链表。

class doublyLinked {
    private Link first;
    private Link last;
}

Link first表示指向链表中的第一个链结点。对first的操作就是对链表第一个连接点的操作，因为他们都指向同一个对象。

Link last表示指向链表中的最后一个链结点。

插入

public void insertFirst() {
    Link newLink = new Link();
    if(first == null)
        last = newLink;
    else
        first.previous = newLink;
    newLink.next = first;
    first = newLink;
}

insertFirst方法把原来first指向的链结点的previous字段指向新链结点，并把新链结点的next字段指向前者。最后把first指向新连接点。

public void insertLast() {
    Link newLink = new Link();
    if(first == null)
        first = newLink;
    else {
        last.next = newLink;
        newLink.previous = last;
    }
    last = newLink;
}

删除

public Link deleteFirst() {
        Link temp = first;
        if(first.next == null)
            last = null;
        else
            first.next.previous = null;
        first = first.next;
        return temp;
    }
      
    public Link deleteLast() {
        Link temp = last;
        if(first.next == null)
            first = null;
        else
            last.previous.next = null;
        last = last.previous;
        return temp;
}

关联：整理了一些Java软件工程师的基础知识点

参考数据：《Java数据结构和算法》